FR2769263A1 - Automobile air-conditioner suitable for very low external temperatures - Google Patents
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Abstract
Description
Installation de climatisation et de chauffage pour véhicule
automobile.Vehicle air conditioning and heating system
automobile.
La présente invention a pour objet une installation de climatisation et de chauffage de l'habitacle d'un véhicule automobile du type comprenant un circuit frigorifique réversible. The present invention relates to an air conditioning and heating installation for the passenger compartment of a motor vehicle of the type comprising a reversible refrigeration circuit.
On sait que dans des conditions de température extérieure particulièrement basses, le moteur de certains véhicules automobiles ne fournit pas suffisamment d'énergie thermique pour permettre l'obtention d'un confort thermique convenable dans l'habitacle du véhicule, en particulier lors d'un démarrage à froid du véhicule. I1 est donc nécessaire de prévoir un dispositif de chauffage additionnel si l'on veut obtenir rapidement le confort souhaité par les passagers du véhicule. It is known that under particularly low outside temperature conditions, the engine of certain motor vehicles does not provide sufficient thermal energy to allow obtaining a suitable thermal comfort in the passenger compartment of the vehicle, in particular during a cold start of the vehicle. It is therefore necessary to provide an additional heating device if one wishes to quickly obtain the comfort desired by the passengers of the vehicle.
On a déjà préconisé, pour le chauffage d'appoint d'un véhicule équipé d'une installation de climatisation, des moyens d'inversion du sens de circulation du fluide dans le circuit frigorifique de façon à faire fonctionner ce circuit en pompe à chaleur. L'échangeur extérieur qui constitue normalement le condenseur du circuit frigorifique devient alors l'évaporateur, tandis que l'échangeur intérieur disposé dans l'habitacle qui constitue normalement l'évaporateur devient un condenseur. Un tel dispositif peut également être envisagé sur un véhicule électrique ou muni d'un groupe motopropulseur du type hybride équipé d'une installation de climatisation. We have already recommended, for the auxiliary heating of a vehicle equipped with an air conditioning system, means for reversing the direction of circulation of the fluid in the refrigeration circuit so as to operate this circuit as a heat pump. The external exchanger which normally constitutes the condenser of the refrigeration circuit then becomes the evaporator, while the internal exchanger arranged in the passenger compartment which normally constitutes the evaporator becomes a condenser. Such a device can also be envisaged on an electric vehicle or fitted with a powertrain of the hybrid type equipped with an air conditioning installation.
L'utilisation de tels circuits frigorifiques réversibles est classique dans l'habitat mais n'a pas été développée jusqu'à présent dans l'automobile. En effet, dans le cas des véhicules automobiles, il est nécessaire de pouvoir faire fonctionner l'installation de climatisation à des températures d'air extérieur très basses alors que l'échangeur intérieur est lui-même traversé par de l'air extérieur à basse température. Les conditions thermodynamiques du cycle frigorifique entraînent alors la formation progressive de givre sur l'échangeur extérieur, ce qui ne permet plus à l'installation de fonctionner correctement et en toute sécurité après une durée plus ou moins longue. Les systèmes de dégivrage utilisés dans l'habitat ne peuvent pas être directement appliqués dans l'automobile. The use of such reversible refrigeration circuits is conventional in the home but has not been developed until now in the automobile. Indeed, in the case of motor vehicles, it is necessary to be able to operate the air conditioning installation at very low outside air temperatures while the indoor exchanger is itself traversed by low outside air. temperature. The thermodynamic conditions of the refrigeration cycle then lead to the progressive formation of frost on the external exchanger, which no longer allows the installation to operate correctly and safely after a more or less long duration. The de-icing systems used in the home cannot be directly applied in the automobile.
Par ailleurs, lorsque le fluide frigorigène qui s'écoule dans le circuit frigorifique présente une température trop basse, on constate une dégradation de sa miscibilité avec l'huile, de sorte que la lubrification du compresseur devient insuffisante. Furthermore, when the refrigerant flowing in the refrigeration circuit has a too low temperature, there is a degradation of its miscibility with the oil, so that the lubrication of the compressor becomes insufficient.
La présente invention a pour objet une installation de climatisation et de chauffage de l'habitacle d'un véhicule automobile, comprenant un circuit frigorifique réversible qui ne présente pas les inconvénients mentionnés ci-dessus et qui puisse en particulier fonctionner correctement même lorsque la température de l'air extérieur est très basse. The subject of the present invention is an air conditioning and heating installation for the passenger compartment of a motor vehicle, comprising a reversible refrigeration circuit which does not have the drawbacks mentioned above and which can in particular operate correctly even when the temperature of the outside air is very low.
L'installation de climatisation et de chauffage de l'habitacle d'un véhicule automobile selon l'invention, est du type comprenant un circuit frigorifique réversible constitué par un compresseur, un échangeur de chaleur extérieur, un échangeur d'habitacle associé à un ventilateur placé de façon à injecter dans l'habitacle l'air traversant ledit échangeur et provenant, soit de l'extérieur, soit de l'habitacle, selon la position d'un volet de répartition commandé, un détendeur, des canalisations reliant ces constituants entre eux et une vanne d'inversion capable d'inverser le sens de circulation du fluide dans le circuit. Selon l'invention, un échangeur auxiliaire est monté dans le circuit frigorifique, associé à un ventilateur placé de façon que l'échangeur auxiliaire soit traversé par de l'air provenant de l'habitacle, cet air étant ensuite rejeté à l'extérieur ou réinjecté dans l'habitacle, selon la position d'un volet d'obturation commandé. The installation for air conditioning and heating the passenger compartment of a motor vehicle according to the invention is of the type comprising a reversible refrigeration circuit constituted by a compressor, an external heat exchanger, a passenger compartment exchanger associated with a fan placed so as to inject the air passing through said exchanger into the passenger compartment and coming either from the outside or from the passenger compartment, depending on the position of a controlled distribution flap, a pressure reducer, the pipes connecting these components between them and a reversing valve capable of reversing the direction of circulation of the fluid in the circuit. According to the invention, an auxiliary exchanger is mounted in the refrigeration circuit, associated with a fan placed so that the auxiliary exchanger is traversed by air from the passenger compartment, this air then being discharged to the outside or fed back into the passenger compartment, depending on the position of a controlled shutter.
Grâce à l'adjonction de cet échangeur auxiliaire placé dans la zone d'extraction d'air du véhicule, le rendement du cycle frigorifique est amélioré et l'installation peut fonctionner sans risque d'endommager le compresseur, même lorsque la température de l'air extérieur est très basse, en remplaçant dans ce cas l'échangeur extérieur par l'échangeur auxiliaire traversé par l'air de l'habitacle déjà réchauffé. Thanks to the addition of this auxiliary exchanger placed in the air extraction zone of the vehicle, the efficiency of the refrigeration cycle is improved and the installation can operate without risk of damaging the compressor, even when the temperature of the outside air is very low, in this case replacing the outside exchanger with the auxiliary exchanger through which the air in the passenger compartment is already heated.
Dans un mode de réalisation préféré, l'échangeur d'habitacle et l'échangeur auxiliaire sont montés en parallèle dans le circuit frigorifique et une électrovanne est montée dans le circuit de façon à pouvoir isoler la partie du circuit comprenant l'échangeur extérieur. In a preferred embodiment, the cabin exchanger and the auxiliary exchanger are mounted in parallel in the refrigeration circuit and a solenoid valve is mounted in the circuit so as to be able to isolate the part of the circuit comprising the external exchanger.
Un clapet anti-retour peut être monté dans le circuit, en parallèle du détendeur, de façon à n'autoriser une circulation que depuis l'échangeur d'habitacle vers l'échangeur auxiliaire, un détendeur auxiliaire étant monté en amont de l'échangeur auxiliaire. A non-return valve can be mounted in the circuit, in parallel with the regulator, so as to allow circulation only from the passenger compartment exchanger towards the auxiliary exchanger, an auxiliary regulator being mounted upstream of the exchanger auxiliary.
Dans une variante, la branche du circuit qui comprend l'échangeur auxiliaire peut comporter deux électrovannes montées de façon à permettre de relier ledit échangeur auxiliaire, soit à la basse pression du compresseur, soit à la haute pression. Ainsi, en mode refroidissement, lorsque l'échangeur auxiliaire est relié à la basse pression du compresseur, l'échangeur auxiliaire contribue à refroidir la zone arrière de l'habitacle tandis que lorsqu'il est relié à la haute pression du compresseur, l'air extrait de l'habitacle est rejeté à l'extérieur après avoir traversé l'échangeur auxiliaire, entraînant ainsi une augmentation de rendement du cycle frigorifique. En mode chauffage, l'échangeur auxiliaire peut être relié à la basse pression s' il y a des risques de givrage de l'échangeur extérieur. S'il n'y a pas de risque de givrage, il peut être relié à la haute pression et contribuer ainsi à réchauffer la zone arrière de l'habitacle. In a variant, the branch of the circuit which includes the auxiliary exchanger may comprise two solenoid valves mounted so as to allow said auxiliary exchanger to be connected, either at the low pressure of the compressor, or at the high pressure. Thus, in cooling mode, when the auxiliary exchanger is connected to the low pressure of the compressor, the auxiliary exchanger helps to cool the rear area of the passenger compartment while when it is connected to the high pressure of the compressor, the air extracted from the passenger compartment is released to the outside after passing through the auxiliary exchanger, thereby increasing the efficiency of the refrigeration cycle. In heating mode, the auxiliary exchanger can be connected to the low pressure if there is a risk of icing of the external exchanger. If there is no risk of icing, it can be connected to the high pressure and thus contribute to warming the rear area of the passenger compartment.
Dans une autre variante, une électrovanne de by-pass est montée en parallèle de l'échangeur auxiliaire de façon à permettre de concentrer la puissance frigorifique à l'avant de l'habitacle, lorsqu'il n'y a pas de passager à l'arrière par exemple. In another variant, a bypass solenoid valve is mounted in parallel with the auxiliary exchanger so as to allow the cooling power to be concentrated at the front of the passenger compartment, when there is no passenger at the 'rear for example.
Dans un mode de réalisation avantageux, une électrovanne de by-pass commandée par un capteur de la pression dans le circuit, en aval du détendeur, est montée en parallèle de l'échangeur extérieur de façon à modifier l'écoulement lorsque des conditions de risque de givrage ou de température du fluide trop basse dans le circuit frigorifique, sont détectées par le capteur de pression.L'électrovanne de by-pass peut également être commandée directement par la température du fluide ou par la température extérieure. In an advantageous embodiment, a bypass solenoid valve controlled by a sensor of the pressure in the circuit, downstream of the regulator, is mounted in parallel with the external exchanger so as to modify the flow when risk conditions Icing or fluid temperature too low in the refrigeration circuit, are detected by the pressure sensor. The bypass solenoid valve can also be controlled directly by the fluid temperature or by the outside temperature.
Enfin, dans un autre mode de réalisation, l'échangeur auxiliaire peut être monté en série dans le circuit frigorifique avec l'échangeur d'habitacle et avec l'échangeur extérieur selon le mode de fonctionnement de l'installation. Finally, in another embodiment, the auxiliary exchanger can be mounted in series in the refrigeration circuit with the cabin exchanger and with the external exchanger according to the operating mode of the installation.
L'invention sera mieux comprise à l'étude de quelques modes de réalisation pris à titre d'exemples non limitatifs et illustrés par les dessins annexés, sur lesquels
la figure 1 est une représentation schématique d'un véhicule automobile équipé d'une installation de climatisation et de chauffage selon l'invention, montrant en particulier la localisation des différents échangeurs de chaleur dans le véhicule;
la figure 2 est un schéma du circuit frigorifique d'une installation de climatisation et de chauffage selon l'invention;
la figure 3 est un schéma analogue à celui de la figure 2, montrant une variante de réalisation;
la figure 4 est un schéma analogue aux figures précédentes, montrant un deuxième mode de réalisation de l'invention;
la figure 5 est un schéma analogue à celui de la figure 4, montrant une variante du mode de réalisation illustré sur la figure 4;
la figure 6 est une vue schématique du montage d'un volet de répartition destiné à coopérer avec l'échangeur auxiliaire de l'installation selon l'invention; et
la figure 7 est une vue de détail en élévation du volet de répartition de la figure 6.The invention will be better understood from the study of a few embodiments taken by way of nonlimiting examples and illustrated by the appended drawings, in which
Figure 1 is a schematic representation of a motor vehicle equipped with an air conditioning and heating system according to the invention, showing in particular the location of the various heat exchangers in the vehicle;
Figure 2 is a diagram of the refrigeration circuit of an air conditioning and heating installation according to the invention;
Figure 3 is a diagram similar to that of Figure 2 showing an alternative embodiment;
Figure 4 is a diagram similar to the preceding figures, showing a second embodiment of the invention;
Figure 5 is a diagram similar to that of Figure 4 showing a variant of the embodiment illustrated in Figure 4;
Figure 6 is a schematic view of the mounting of a distribution flap intended to cooperate with the auxiliary exchanger of the installation according to the invention; and
FIG. 7 is a detail view in elevation of the distribution flap of FIG. 6.
Telle qu'illustrée sur les figures 1 et 2, l'installation de climatisation et de chauffage est référencée 1 dans son ensemble et elle est installée dans un véhicule référencé 2 dans son ensemble. Le véhicule 2 comporte un compartiment moteur 3, et un habitacle 4 dont il convient d'assurer la climatisation ou le chauffage. As illustrated in FIGS. 1 and 2, the air conditioning and heating installation is referenced 1 as a whole and it is installed in a vehicle referenced 2 as a whole. The vehicle 2 comprises an engine compartment 3, and a passenger compartment 4 for which the air conditioning or heating should be provided.
A cet effet, l'installation de climatisation et de chauffage 1 comprend un compresseur 5 qui peut être entraîné avantageusement par le moteur du véhicule ou éventuellement par un moteur indépendant, un échangeur extérieur 6 placé dans le compartiment moteur 3 à l'avant du véhicule et associé à un motoventilateur 7 augmentant le flux d'air extérieur qui traverse l'échangeur extérieur 6. L'installation comporte également un échangeur d'habitacle 8 associé à un motoventilateur 9, l'ensemble étant monté dans un conduit 10 installé dans l'exemple illustré sous la planche de bord 11 du véhicule 2. L'air extérieur provenant d'une prise d'air extérieur 12 placée à l'avant du pare-brise 13 du véhicule, peut être injecté dans l'habitacle 4, soit vers les pieds des passagers avant, soit au niveau de leur poitrine, soit à proximité du pare-brise pour effectuer le désembuage-dégivrage de celui-ci, et ce comme représenté par les flèches 14 (figure 1). To this end, the air conditioning and heating installation 1 comprises a compressor 5 which can be advantageously driven by the vehicle engine or possibly by an independent engine, an external exchanger 6 placed in the engine compartment 3 at the front of the vehicle and associated with a motor fan 7 increasing the external air flow which passes through the external exchanger 6. The installation also includes a cabin exchanger 8 associated with a motor fan 9, the assembly being mounted in a duct 10 installed in the example illustrated under the dashboard 11 of the vehicle 2. The outside air coming from an outside air intake 12 placed at the front of the windshield 13 of the vehicle, can be injected into the passenger compartment 4, either towards the feet of the front passengers, either at chest level, or near the windshield to demist / defrost it, as shown by the arrows 14 (Figure 1).
Une partie de l'air provenant de l'habitacle peut également être recyclée en direction de l'échangeur d'habitacle 8, en passant par la conduite de recyclage 15 qui alimente l'échangeur d'habitacle 8, selon la position d'un volet d'obturation commandé 16. Part of the air from the passenger compartment can also be recycled towards the passenger compartment exchanger 8, passing through the recycling line 15 which supplies the passenger compartment exchanger 8, depending on the position of a shutter controlled 16.
L'installation selon l'invention comporte en outre un échangeur auxiliaire 17 associé à un groupe motoventilateur 18, l'ensemble étant monté à l'arrière de l'habitacle 4 du véhicule 2 et recevant de l'air provenant de l'habitacle par la conduite 19. Après avoir traversé l'échangeur auxiliaire 17, l'air peut être, soit rejeté vers l'extérieur par la conduite d'extraction 20, soit réinjecté dans l'habitacle par la conduite de recyclage 21, et ce selon la position d'un volet de répartition commandé 22. The installation according to the invention further comprises an auxiliary exchanger 17 associated with a fan unit 18, the assembly being mounted at the rear of the passenger compartment 4 of the vehicle 2 and receiving air from the passenger compartment by the pipe 19. After passing through the auxiliary exchanger 17, the air can either be discharged to the outside via the extraction pipe 20, or reinjected into the passenger compartment via the recycling pipe 21, according to the position of a controlled distribution flap 22.
Une vanne d'inversion à quatre voies 23 est montée entre les côtés basse et haute pression du compresseur 5 d'une part, et les deux échangeurs 6 et 8 d'autre part, de façon à pouvoir inverser le sens de circulation du fluide frigorigène dans le circuit frigorifique. C'est ainsi que le côté haute pression du compresseur 5 est relié à la vanne 23 par la canalisation 24, tandis que la vanne 23 est reliée par la canalisation 25 au côté basse pression du compresseur 5. La vanne 23 est également reliée par la canalisation 26 à l'échangeur extérieur 6 et par la canalisation 27 à l'échangeur d'habitacle 8. A four-way reversing valve 23 is mounted between the low and high pressure sides of the compressor 5 on the one hand, and the two exchangers 6 and 8 on the other hand, so as to be able to reverse the direction of circulation of the refrigerant. in the refrigeration circuit. Thus the high pressure side of the compressor 5 is connected to the valve 23 by the pipe 24, while the valve 23 is connected by the pipe 25 to the low pressure side of the compressor 5. The valve 23 is also connected by the line 26 to the external exchanger 6 and via line 27 to the passenger compartment exchanger 8.
Une électrovanne 28 est en outre placée dans la canalisation 29 qui relie l'échangeur extérieur 6 à l'échangeur d'habitacle 8 par l'intermédiaire du détendeur 30. Un clapet antiretour 31 est monté dans une canalisation 32 de by-pass en parallèle sur le détendeur 30. A solenoid valve 28 is also placed in the pipe 29 which connects the exterior exchanger 6 to the cabin exchanger 8 via the pressure reducer 30. A non-return valve 31 is mounted in a parallel by-pass pipe 32 on regulator 30.
L'échangeur auxiliaire 17 est quant à lui relié par l'intermédiaire d'un détendeur auxiliaire 33 monté dans la canalisation 34 au point de jonction des canalisations 29 et 27. L'échangeur auxiliaire 17 est en outre relié par la canalisation 35 à l'entrée basse pression du compresseur 5 d'une part, et à la canalisation 25 reliée à la vanne quatre voies 23 d'autre part. The auxiliary exchanger 17 is in turn connected by means of an auxiliary regulator 33 mounted in the pipe 34 at the junction point of the pipes 29 and 27. The auxiliary exchanger 17 is also connected by the pipe 35 to the 'low pressure inlet of the compressor 5 on the one hand, and to the pipe 25 connected to the four-way valve 23 on the other hand.
Il en résulte que l'échangeur d'habitacle 8 associé au détendeur 30 et l'échangeur auxiliaire 17 associé au détendeur 33, se trouvent montés en parallèle dans le circuit frigorifique. It follows that the cabin exchanger 8 associated with the pressure reducer 30 and the auxiliary exchanger 17 associated with the pressure reducer 33, are mounted in parallel in the refrigeration circuit.
L'installation ainsi constituée fonctionne de la manière suivante. The installation thus constituted operates in the following manner.
En mode refroidissement, le fluide frigorigène s'écoule dans le sens indiqué par les flèches en traits pleins 36, la vanne quatre voies 23 ayant été placée dans une position telle que l'échangeur extérieur 6 soit relié à la haute pression par les canalisations 26 et 24, tandis que l'échangeur d'habitacle 8 est relié à la basse pression par les canalisations 27 et 25,1'échangeur auxiliaire 17 étant également relié à la basse pression par la canalisation 35. Dans ce mode de fonctionnement, l'électrovanne 28 est maintenue en position ouverte, l'échangeur extérieur 6 fonctionne comme un condenseur, l'échangeur d'habitacle 8 associé à son détendeur 30 fonctionne en tant qu'évaporateur et refroidit l'air injecté dans l'habitacle 4 à l'avant du véhicule. L'échangeur auxiliaire 17 associé à son détendeur 33 fonctionne également en tant qu'évaporateur et refroidit l'air prélevé par la conduite 19. Le volet de répartition 22 est placé dans la position illustrée en pointillés sur la figure 1, de sorte que l'air ainsi prélevé est réinjecté dans l'habitacle 4 par la conduite de recyclage 21 dans la zone arrière de l'habitacle 4. A l'avant, le volet d'obturation 16 peut être placé dans une position qui lui permet de recycler l'air de l'habitacle. Toute position intermédiaire est également possible. In cooling mode, the refrigerant flows in the direction indicated by the arrows in solid lines 36, the four-way valve 23 having been placed in a position such that the external exchanger 6 is connected to the high pressure by the pipes 26 and 24, while the passenger compartment exchanger 8 is connected to the low pressure by the pipes 27 and 25, the auxiliary exchanger 17 also being connected to the low pressure by the pipe 35. In this operating mode, the solenoid valve 28 is maintained in the open position, the external exchanger 6 functions as a condenser, the passenger compartment exchanger 8 associated with its pressure reducer 30 operates as an evaporator and cools the air injected into the passenger compartment 4 front of the vehicle. The auxiliary exchanger 17 associated with its regulator 33 also functions as an evaporator and cools the air taken off through the pipe 19. The distribution flap 22 is placed in the position illustrated in dotted lines in FIG. 1, so that the air thus withdrawn is reinjected into the passenger compartment 4 by the recycling pipe 21 in the rear area of the passenger compartment 4. At the front, the shutter 16 can be placed in a position which allows it to recycle the interior air. Any intermediate position is also possible.
En mode chauffage, la vanne quatre voies 23 est placée dans une position correspondant à la circulation du fluide frigorigène selon les flèches en pointillés 37. Dans ce mode de fonctionnement, l'électrovanne 28 est placée en position fermée, isolant ainsi complètement l'échangeur extérieur 6. Celui-ci ne fonctionne plus et tout risque de givrage de cet échangeur en raison de la température basse de l'air extérieur, se trouve écarté. In heating mode, the four-way valve 23 is placed in a position corresponding to the circulation of the refrigerant according to the dotted arrows 37. In this operating mode, the solenoid valve 28 is placed in the closed position, thus completely isolating the exchanger outside 6. It no longer works and any risk of icing of this exchanger due to the low temperature of the outside air is eliminated.
L'échangeur d'habitacle 8 est relié par les canalisations 27 et 24 à la haute pression du compresseur 5 et fonctionne donc en tant que condenseur. Il réchauffe l'air injecté dans l'habitacle 4 à l'avant du véhicule. Le détendeur 30 en aval de l'échangeur d'habitacle 8 est bypassé grâce au clapet antiretour 31. L'échangeur auxiliaire relié par la canalisation 35 à l'entrée basse pression du compresseur 5, associé au détendeur auxiliaire 33, fonctionne en tant qu'évaporateur et refroidit l'air prélevé dans l'habitacle par la conduite 19. Le volet de répartition 22 est placé dans la position en trait plein illustrée sur la figure 1, de sorte que cet air refroidi est rejeté à l'extérieur par la conduite d'extraction 20. The passenger compartment exchanger 8 is connected by the pipes 27 and 24 to the high pressure of the compressor 5 and therefore operates as a condenser. It heats the air injected into the passenger compartment 4 at the front of the vehicle. The regulator 30 downstream of the passenger compartment exchanger 8 is bypassed by means of the non-return valve 31. The auxiliary exchanger connected by line 35 to the low pressure inlet of the compressor 5, associated with the auxiliary regulator 33, operates as evaporator and cools the air taken from the passenger compartment via line 19. The distribution flap 22 is placed in the position in solid lines illustrated in FIG. 1, so that this cooled air is discharged outside through the extraction line 20.
L'installation peut ainsi fonctionner même par très basse température de l'air extérieur sans risque d'endommager le compresseur 5, l'échangeur auxiliaire 17 alimenté par de l'air réchauffé provenant de l'habitacle ayant remplacé dans son rôle d'évaporateur, l'échangeur extérieur 6 qui ne fonctionne pas. The installation can thus operate even at very low outside air temperature without risk of damaging the compressor 5, the auxiliary exchanger 17 supplied with heated air coming from the passenger compartment having replaced in its role as an evaporator , the external exchanger 6 which does not work.
La variante de la figure 3 illustre quelques aménagements possibles. Les éléments identiques portent les mêmes références. Dans cette variante, le détendeur 30 utilisé est à double sens, supprimant ainsi la nécessité du clapet 31 du mode de réalisation de la figure 2. La canalisation 35 reliant l'échangeur auxiliaire 17 à l'entrée basse pression du compresseur 5 est équipée d'une électrovanne 38. De plus, une électrovanne 39 est placée dans une canalisation 40 reliant la sortie haute pression du compresseur 5 à la canalisation 35 en aval de l'échangeur auxiliaire 17, mais en amont de la première électrovanne 38. Il est ainsi possible en ouvrant et fermant alternativement les deux électrovannes 38 et 39, de relier l'échangeur auxiliaire 17, soit à la basse pression du compresseur 5, l'échangeur 17 fonctionnant alors en tant qu'évaporateur, soit à la haute pression du compresseur 5, l'échangeur auxiliaire 17 fonctionnant alors en tant que condenseur. The variant of Figure 3 illustrates some possible arrangements. Identical elements have the same references. In this variant, the regulator 30 used is two-way, thus eliminating the need for the valve 31 of the embodiment of FIG. 2. The pipe 35 connecting the auxiliary exchanger 17 to the low pressure inlet of the compressor 5 is equipped with a solenoid valve 38. In addition, a solenoid valve 39 is placed in a line 40 connecting the high pressure outlet of the compressor 5 to the line 35 downstream of the auxiliary exchanger 17, but upstream of the first solenoid valve 38. It is thus possible by alternately opening and closing the two solenoid valves 38 and 39, to connect the auxiliary exchanger 17, either to the low pressure of the compressor 5, the exchanger 17 then operating as an evaporator, or to the high pressure of the compressor 5 , the auxiliary exchanger 17 then operating as a condenser.
Ainsi, lorsque la vanne quatre voies 23 est placée dans la position correspondant au mode de fonctionnement en refroidissement de l'installation, l'échangeur auxiliaire 17 peut contribuer à refroidir la zone arrière de l'habitacle 4 s'il est relié à la basse pression du compresseur 5, l'électrovanne 38 étant ouverte tandis que l'électrovanne 39 est fermée. Thus, when the four-way valve 23 is placed in the position corresponding to the mode of operation in cooling the installation, the auxiliary exchanger 17 can contribute to cooling the rear zone of the passenger compartment 4 if it is connected to the bottom pressure of compressor 5, the solenoid valve 38 being open while the solenoid valve 39 is closed.
Toujours en mode de refroidissement, si l'électrovanne 38 est fermée tandis que l'électrovanne 39 est ouverte, l'échangeur auxiliaire 17 se trouve relié par la canalisation 35 et la canalisation 40 à la sortie haute pression du compresseur 5. Le volet de répartition 22 est alors placé dans la position illustrée en trait plein sur la figure 1, de sorte que l'air extrait de l'habitat et ayant traversé l'échangeur extérieur 17 fonctionnant en tant que condenseur, est rejeté à l'extérieur par la conduite d'extraction 20, le rendement du cycle frigorifique étant alors amélioré.Still in cooling mode, if the solenoid valve 38 is closed while the solenoid valve 39 is open, the auxiliary exchanger 17 is connected by the line 35 and the line 40 to the high pressure outlet of the compressor 5. The shutter of distribution 22 is then placed in the position illustrated in solid lines in FIG. 1, so that the air extracted from the habitat and having passed through the external exchanger 17 functioning as a condenser, is discharged outside by the extraction line 20, the efficiency of the refrigeration cycle then being improved.
Lorsque la vanne à quatre voies 23 est placée dans la position correspondant à un fonctionnement en mode de chauffage, l'échangeur auxiliaire 17 peut être de la même manière relié à la basse pression comme dans le mode de fonctionnement précité en relation avec la variante de la figure 2 lorsqu'il y a des risques de givrage de l'échangeur extérieur 6, l'électrovanne 28 étant alors fermée. Dans le cas cependant où la température de l'air extérieur est telle qu'il n'y a pas de risque de givrage de l'échangeur extérieur 6, l'échangeur auxiliaire 17 peut être relié à la haute pression du compresseur 5 en fermant, comme il a été indiqué plus haut, l'électrovanne 38 tout en ouvrant l'électrovanne 39.L'échangeur extérieur 6 est alors relié à la basse pression et l'électrovanne 28 ouverte. L'échangeur auxiliaire 17 contribueainsi à réchauffer la zone arrière de l'habitacle 4, le volet de répartition 22 étant placé dans la position illustrée en pointillés sur la figure 1 .L'échangeur auxiliaire 17 peut également être relié à la basse pression si l'on veut concentrer le chauffage à l'avant de l'habitacle, le volet de répartition 22 étant alors placé dans la position illustrée en trait plein sur la figure 1. When the four-way valve 23 is placed in the position corresponding to an operation in heating mode, the auxiliary exchanger 17 can be similarly connected to the low pressure as in the aforementioned operating mode in relation to the variant of Figure 2 when there is a risk of icing of the external exchanger 6, the solenoid valve 28 is then closed. In the case however where the temperature of the outside air is such that there is no risk of icing of the outside exchanger 6, the auxiliary exchanger 17 can be connected to the high pressure of the compressor 5 by closing , as indicated above, the solenoid valve 38 while opening the solenoid valve 39. The external heat exchanger 6 is then connected to the low pressure and the solenoid valve 28 open. The auxiliary exchanger 17 thus contributes to heating the rear area of the passenger compartment 4, the distribution flap 22 being placed in the position illustrated in dotted lines in FIG. 1. The auxiliary exchanger 17 can also be connected to the low pressure if the 'We want to concentrate the heating at the front of the passenger compartment, the distribution flap 22 then being placed in the position illustrated in solid lines in Figure 1.
Dans le mode de réalisation illustré sur la figure 4 où les éléments identiques portent les mêmes références, l'échangeur auxiliaire 17 est cependant relié directement par la canalisation 41 à la vanne quatre voies 23, de sorte que l'échangeur auxiliaire 17 se trouve monté en série avec l'échangeur d'habitacle 8, contrairement à ce qui était le cas dans les modes de réalisation précédents illustrés sur les figures 2 et 3. I1 n'est plus nécessaire de prévoir de détendeur auxiliaire. In the embodiment illustrated in Figure 4 where the identical elements have the same references, the auxiliary exchanger 17 is however directly connected by the pipe 41 to the four-way valve 23, so that the auxiliary exchanger 17 is mounted in series with the cabin exchanger 8, unlike what was the case in the previous embodiments illustrated in Figures 2 and 3. I1 is no longer necessary to provide an auxiliary regulator.
L'installation illustrée sur la figure 4 fonctionne de la façon suivante. The installation illustrated in FIG. 4 operates as follows.
En mode refroidissement, la vanne quatre voies 23 étant placée de façon que l'échangeur extérieur 6 soit relié à la haute pression par les canalisations 26 et 24, le fluide frigorigène s'écoule dans le sens des flèches 36 en traits pleins. L'échangeur extérieur 6 fonctionne en tant que condenseur. L'échangeur d'habitacle 8 comme l'échangeur auxiliaire 17 montés en série fonctionnent en tant qu'évaporateur. Ils permettent tous deux de refroidir respectivement les zones avant et arrière de l'habitacle 4. Le volet de répartition 22 est placé dans la position illustrée en tirets sur la figure 1, de sorte que l'air prélevé à l'extraction par la conduite 19 est réinjecté dans l'habitacle 4 par la conduite de recyclage 21. In cooling mode, the four-way valve 23 being placed so that the external exchanger 6 is connected to the high pressure by the pipes 26 and 24, the refrigerant flows in the direction of the arrows 36 in solid lines. The external exchanger 6 functions as a condenser. The passenger compartment exchanger 8 as well as the auxiliary exchanger 17 connected in series operate as an evaporator. They both make it possible to cool the front and rear areas of the passenger compartment 4 respectively. The distribution flap 22 is placed in the position illustrated in dashes in FIG. 1, so that the air taken up for extraction by the pipe 19 is reinjected into the passenger compartment 4 through the recycling line 21.
En mode de chauffage, la vanne quatre voies 23 étant placée dans la position inverse, le fluide frigorigène s'écoule dans le sens des flèches 37 en tirets. L'échangeur d'habitacle 8 fonctionne en tant que condenseur et réchauffe l'air injecté dans l'habitacle 4 à l'avant du véhicule. L'échangeur extérieur 6 ainsi que l'échangeur auxiliaire 17 fonctionnent en tant qu évaporateur et se trouvent montés en série. L'air prélevé à l'extraction est refroidi par son passage sur l'échangeur auxiliaire 17 et rejeté à l'extérieur par la conduite d'extraction 20, le volet de répartition 22 étant placé dans la position illustrée en trait plein sur la figure 1. Les inconvénients dus à une température très basse de l'air extérieur sont largement atténués par le passage du fluide frigorigène dans l'échangeur auxiliaire 17 alimenté en air réchauffé provenant de l'habitacle. In heating mode, the four-way valve 23 being placed in the reverse position, the refrigerant flows in the direction of the arrows 37 in dashes. The passenger compartment exchanger 8 functions as a condenser and heats the air injected into the passenger compartment 4 at the front of the vehicle. The external exchanger 6 as well as the auxiliary exchanger 17 function as an evaporator and are connected in series. The air taken from the extraction is cooled by its passage over the auxiliary exchanger 17 and discharged outside via the extraction pipe 20, the distribution flap 22 being placed in the position illustrated in solid lines in the figure. 1. The drawbacks due to a very low temperature of the outside air are largely mitigated by the passage of the refrigerant in the auxiliary exchanger 17 supplied with heated air coming from the passenger compartment.
La figure 5 illustre différents aménagements possibles en variante du mode de réalisation illustré sur la figure 4. Les constituants identiques portent les mêmes références. FIG. 5 illustrates various possible arrangements as a variant of the embodiment illustrated in FIG. 4. The identical components have the same references.
Une électrovanne 42 de by-pass est montée en parallèle de l'échangeur auxiliaire 17 entre la canalisation 41 et la canalisation 35. Cette électrovanne permet, lorsqu'elle est ouverte, d'isoler l'échangeur auxiliaire 17, le fluide frigorigène passant directement par l'électrovanne 42 en direction de l'entrée basse pression du compresseur 5. Cette position peut être utilisée en mode de refroidissement lorsque l'on souhaite concentrer la puissance frigorifique à l'avant de l'habitacle en utilisant donc uniquement l'échangeur d'habitacle 8, dans le cas par exemple où il n'y a pas de passager à l'arrière. A bypass solenoid valve 42 is mounted in parallel with the auxiliary exchanger 17 between the pipe 41 and the pipe 35. This solenoid valve allows, when open, to isolate the auxiliary exchanger 17, the refrigerant passing directly by the solenoid valve 42 towards the low pressure inlet of the compressor 5. This position can be used in cooling mode when it is desired to concentrate the cooling power at the front of the passenger compartment, therefore using only the exchanger cockpit 8, in the case for example where there is no rear passenger.
Une électrovanne de by-pass 43 est en outre montée dans une canalisation de by-pass 44 en parallèle sur l'entrée et la sortie de l'échangeur extérieur 6. L'électrovanne 43 est commandée par un capteur de pression 45 détectant la pression dans la canalisation 41 en aval de l'échangeur extérieur 6 en mode de chauffage ou en aval du détendeur 30. Dans un tel mode de fonctionnement, l'électrovanne 43 est commandée de façon à être ouverte lorsque la pression relevée par le capteur de pression 45 correspond à une situation de givrage de l'échangeur extérieur 6 ou à une situation de température trop basse du fluide frigorigène à l'entrée du compresseur 5. A bypass solenoid valve 43 is further mounted in a bypass pipe 44 in parallel on the inlet and outlet of the external exchanger 6. The solenoid valve 43 is controlled by a pressure sensor 45 detecting the pressure in the pipe 41 downstream of the external exchanger 6 in heating mode or downstream of the pressure reducer 30. In such an operating mode, the solenoid valve 43 is controlled so as to be open when the pressure detected by the pressure sensor 45 corresponds to a situation of icing of the external exchanger 6 or to a situation of too low temperature of the refrigerant at the inlet of the compressor 5.
Dans ce cas, l'électrovanne 43 étant ouverte, le fluide frigorigène ne passe plus par l'échangeur extérieur 6, de sorte que celui-ci ne risque pas de givrer.In this case, the solenoid valve 43 being open, the refrigerant no longer passes through the external exchanger 6, so that the latter does not run the risk of icing.
L'échangeur auxiliaire 17 assure dans ce cas à lui seul la fonction d'évaporateur, le volet de répartition 22 étant placé dans la position illustrée en trait plein sur la figure 1, de sorte que l'air refroidi ayant traversé l'échangeur auxiliaire 17 soit éjecté à l'extérieur par la conduite 20.Bien entendu, l'électrovanne de by-pass 43 pourrait être commandée différemment, par exemple par la température extérieure ou par la température du fluide frigorigène sur le circuit basse pression.The auxiliary exchanger 17 in this case alone performs the evaporator function, the distribution flap 22 being placed in the position illustrated in solid lines in FIG. 1, so that the cooled air having passed through the auxiliary exchanger 17 is ejected outside via the line 20. Of course, the bypass solenoid valve 43 could be controlled differently, for example by the outside temperature or by the temperature of the refrigerant on the low pressure circuit.
Les figures 6 et 7 illustrent un mode de réalisation avantageux du volet de répartition 22. On retrouve sur la figure 6 la conduite d'extraction 20, la conduite de recyclage 21, ainsi qu'une conduite 46 qui fait suite à la conduite 19 et se trouve en aval de l'échangeur auxiliaire 17. FIGS. 6 and 7 illustrate an advantageous embodiment of the distribution flap 22. FIG. 6 shows the extraction pipe 20, the recycling pipe 21, as well as a pipe 46 which follows on from the pipe 19 and is located downstream of the auxiliary exchanger 17.
Le volet d'obturation 22 comprend une plaque 47 capable de pivoter autour d'une charnière 48, les dimensions de la plaque 47 étant telles qu'elle puisse venir obturer la conduite d'extraction 20 comme illustré en traits pleins sur la figure 6, ou la conduite de recyclage 21 comme illustré en tirets. La plaque 47 présente deux fenêtres 49 coopérant avec un ou deux clapets souples 50 capables de venir recouvrir les fenêtres 49. Le clapet souple 50 est fixé au voisinage de la charnière 48 et se trouve sur l'une des faces de la plaque 47, de façon à être du côté de l'extérieur lorsque le volet d'obturation 22 est dans la position illustrée en traits pleins sur la figure 6 où la plaque 47 vient obturer la conduite d'extraction 20. The shutter 22 comprises a plate 47 capable of pivoting around a hinge 48, the dimensions of the plate 47 being such that it can close the extraction pipe 20 as illustrated in solid lines in FIG. 6, or the recycling line 21 as shown in dashes. The plate 47 has two windows 49 cooperating with one or two flexible valves 50 capable of covering the windows 49. The flexible valve 50 is fixed in the vicinity of the hinge 48 and is located on one of the faces of the plate 47, so as to be on the outside side when the shutter 22 is in the position illustrated in solid lines in FIG. 6 where the plate 47 comes to close off the extraction pipe 20.
Lorsque le volet d'obturation 22 se trouve dans la position illustrée en traits pleins sur la figure 6, l'air ayant traversé l'échangeur auxiliaire 17 est recyclé dans la zone arrière de l'habitacle 4 par la conduite de recyclage 21. When the shutter 22 is in the position illustrated in solid lines in FIG. 6, the air having passed through the auxiliary exchanger 17 is recycled into the rear zone of the passenger compartment 4 by the recycling pipe 21.
Grâce à la structure du clapet d'obturation 22, un débit de fuite d'air peut sortir vers l'extérieur, la différence de pression sur les deux faces du volet d'obturation entraînant l'ouverture automatique du clapet souple 50 comme illustré sur la figure 6. I1 est ainsi possible d'assurer un renouvellement minimum de l'air dans l'habitacle lorsque l'on souhaite refroidir ou réchauffer la zone arrière de l'habitacle. Dans ce cas, le volet de répartition 16 situé à proximité de l'échangeur d'habitacle se trouve placé dans une position assurant l'entrée de l'air extérieur.Thanks to the structure of the shutter valve 22, an air leakage rate can exit towards the outside, the pressure difference on the two faces of the shutter shutter causing the automatic opening of the flexible valve 50 as illustrated in Figure 6. It is thus possible to ensure a minimum renewal of the air in the passenger compartment when it is desired to cool or heat the rear area of the passenger compartment. In this case, the distribution flap 16 located near the cabin exchanger is placed in a position ensuring the entry of outside air.
Lorsque le volet d'obturation 22 est placé dans la position illustrée en tirets sur la figure 6, l'air ayant traversé l'échangeur auxiliaire 17 est éjecté vers l'extérieur par la conduite d'extraction 20. Le clapet souple 50 est maintenu en position fermée en restant plaqué contre la plaque 47. L'air n'est donc pas recyclé dans l'habitacle, tout au moins tant que le groupe motoventilateur 18 est en fonctionnement. Lorsque le groupe motoventilateur 18 ne fonctionne pas, c'est-à-dire lorsque le circuit frigorifique est à l'arrêt ou encore, dans le mode de réalisation de la figure 5, lorsque l'électrovanne 42 étant ouverte l'échangeur auxiliaire 17 se trouve isolé, le volet d'obturation 22 étant en position illustrée en tirets sur la figure 6, le clapet souple 50 peut s'ouvrir de lui-même si la pression dans l'habitacle 4 est supérieure à la pression extérieure. Il est ainsi possible d'obtenir une bonne extraction de l'air de l'habitacle tout en limitant la pression dans l'habitacle 4 du véhicule. When the shutter 22 is placed in the position illustrated in dashed lines in FIG. 6, the air having passed through the auxiliary exchanger 17 is ejected towards the outside by the extraction pipe 20. The flexible valve 50 is maintained in the closed position while remaining pressed against the plate 47. The air is therefore not recycled in the passenger compartment, at least as long as the fan unit 18 is in operation. When the fan unit 18 does not work, that is to say when the refrigeration circuit is stopped or, in the embodiment of FIG. 5, when the solenoid valve 42 being open the auxiliary exchanger 17 is isolated, the shutter 22 being in the position illustrated in dashed lines in FIG. 6, the flexible valve 50 can open on its own if the pressure in the passenger compartment 4 is greater than the external pressure. It is thus possible to obtain good extraction of air from the passenger compartment while limiting the pressure in the passenger compartment 4 of the vehicle.
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