FR2849119A1 - Compresseur a cylindree variable - Google Patents

Abstract

La présente invention s'intéresse à un compresseur à cylindrée variable (10) présentant un système de commande (95) qui utilise une vanne mécanique (60) pour minimiser la consommation d'énergie dans un système de conditionnement d'air. Le système de commande peut également fournir des indications instantanées au contrôleur de véhicule de la consommation d'énergie de conditionnement d'air pour éviter la charge du moteur. Les commandes sont également utilisées pour contenir l'huile à l'intérieur du compresseur et pour minimiser sa présence en aval du compresseur dans les parties de dispositif de refroidissement et d'évaporateur de gaz du système.

Description

DESCRIPTION

Cette invention se rapporte d'une façon générale à des compresseurs à cylindrée variable destinés à des systèmes de conditionnement d'air dans des automobiles et des camions Les compresseurs à cylindrée variable sont utilisés dans des systèmes de conditionnement d'air avec des compresseurs dépourvus et munis d'embrayage.

Des systèmes de conditionnement d'air d'automobile, comme tous les systèmes de conditionnement d'air, se heurtent à un certain nombre de contradictions de fonctionnement Ces contradictions comprennent une exigence de fournir un refroidissement, mais pas trop de refroidissement, dans l'habitacle Il existe une exigence technique pour lubrifier le compresseur de réfrigérant, mais de ne pas encrasser les 10 échangeurs de chaleur en aval avec le lubrifiant Dans les systèmes automobiles, en outre, l'acheteur attend une réponse instantanée dans l'habitacle à ce qui peut être une charge calorifique très importante et variant très rapidement Bien entendu, tandis que la seule puissance disponible est celle fournie par le moteur et la batterie de l'automobile, les acheteurs d'automobile attendent également que le fonctionnement du système de 15 conditionnement d'air ne charge pas le moteur ni ne provoque aucune difficulté de fonctionnement Les acheteurs attendent également que le système de conditionnement d'air automobile présente une consommation d'énergie faible.

Les systèmes de conditionnement d'air automobiles traditionnels utilisaient un embrayage, o le compresseur de conditionnement d'air était embrayé ou désembrayé 20 pour fournir de l'énergie au compresseur et pour fournir le refroidissement à l'habitacle.

Bien entendu, la nature par tout ou rien de cette commande fournissait une réponse lente.

La technique antérieure a essayé de satisfaire les besoins décrits cidessus suivant une diversité de façons principalement en utilisant un compresseur à cylindrée variable Dans des compresseurs à cylindrée variable sans embrayage, le compresseur est toujours en 25 marche, c'està-dire qu'il tourne toujours, tandis que la cylindrée du compresseur est déterminée par l'angle suivant lequel le plateau oscillant central est orienté vers un certain nombre de pistons et de cylindres o la compression du réfrigérant a lieu Un angle étroit (perpendiculaire à un arbre d'entraînement) fournit peu de compression, tandis que les angles prononcés (à un certain angle par rapport à l'angle d'entraînement) fournissent une 30 compression plus importante, en fonction de l'angle sélectionné Cependant, certains compresseurs à cylindrée variable actuels entraînent trop d'huile dans les composants de conditionnement d'air en aval, tels que le dispositif de refroidissement ou le condenseur de gaz, et l'évaporateur, en encrassant leurs surfaces internes et en réduisant le transfert de chaleur vers l'habitacle En outre, des charges élevées sur les compresseurs peuvent ralentir par la charge les moteurs, en provoquant dans des cas extrêmes le calage lors de situations délicates Enfin, le temps de réponse pour les systèmes utilisant des 5 compresseurs à cylindrée variable peut être long, ce qui résulte en des cycles de refroidissement plus longs et une consommation d'énergie plus élevée que nécessaire Ce qui est nécessaire est un système de commande qui répond rapidement aux charges de conditionnement d'air et minimise la contamination par l'huile et la consommation d'énergie, sans charger le moteur ni provoquer de calage.

Cette invention satisfait ces besoins en réalisant un système de commande amélioré destiné à un système de conditionnement d'air automobile Tandis que l'avantage le plus important pour le système de commande amélioré peut être réalisé dans un compresseur à cylindrée variable sans embrayage destiné à un système de conditionnement d'air automobile, le système de commande peut également être utilisé 15 dans un compresseur à cylindrée variable comportant un embrayage.

Un premier but de l'invention est un compresseur à cylindrée variable Le compresseur à cylindrée variable comprend un boîtier de compresseur comportant une chambre de carter présentant une pression de carter, une chambre d'aspiration présentant une pression d'aspiration, et une chambre de refoulement présentant une pression de 20 refoulement, le compresseur comprenant en outre un arbre d'entraînement, un plateau oscillant relié à l'arbre d'entraînement et pouvant être entraîné par celui-ci, une pluralité de pistons reliés au plateau oscillant et effectuant un mouvement de va-et-vient dans une pluralité de cylindres, la cylindrée du compresseur étant amenée à varier par ou en fonction de l'angle du plateau oscillant avec l'arbre d'entraînement Le compresseur à 25 cylindrée variable comprend également un séparateur d'huile dans une ligne de refoulement du compresseur, et une vanne de régulation à quatre voies comportant un corps de soupape et une tige de soupape, au moins un ressort s'opposant au déplacement de la tige de soupape, et quatre chambres en série destinées à recevoir une pression de séparateur d'huile, une pression de refoulement, une pression de carter et une pression 30 d'aspiration à partir du compresseur à cylindrée variable, un orifice reliant la chambre de carter à la chambre d'aspiration, la vanne de régulation agissant pour modifier la pression de carter et modifier ainsi la cylindrée du compresseur.

Un autre aspect de l'invention est un procédé de mise en oeuvre d'un compresseur à cylindrée variable Le procédé comprend la commande de la cylindrée du compresseur à 35 l'aide d'une vanne à trois voies utilisant une pression de refoulement, une pression de carter et une pression auxiliaire, et l'ajustement de la cylindrée avec la vanne à trois voies sur la base de la différence entre la pression de refoulement et la pression de carter Le procédé comprend également la séparation de l'huile d'une ligne de refoulement du compresseur, et l'acheminement de l'huile vers le carter du compresseur.

Un autre aspect de l'invention est un procédé de mise en oeuvre d'un compresseur à cylindrée variable Le procédé comprend la commande de la cylindrée du compresseur à l'aide d'une vanne à quatre voies comportant un orifice entre deux chambres de la vanne, et l'ajustement du déplacement en utilisant la vanne à quatre voies sur la base de la différence entre la pression de refoulement et la pression de carter Le procédé comprend 10 également la séparation de l'huile d'une ligne de refoulement du compresseur et l'acheminement de l'huile vers le carter du compresseur.

Le compresseur à cylindrée variable peut comprendre un orifice qui présente un diamètre d'environ 0,25 mm à environ 2 mm, un séparateur d'huile qui comprend en outre une tubulure et un dispositif de régulation de circulation pour acheminer l'huile vers le 15 carter Le compresseur peut comprendre une soupape de retenue en amont ou en aval du séparateur d'huile Il peut en outre comprendre une vanne qui est une vanne ouverte/fermée destinée à commander au moins un passage entre les chambres De préférence il comprend une ligne de retour d'huile depuis le séparateur d'huile vers le carter par l'intermédiaire de la vanne à quatre voies En particulier, la vanne peut fermer 20 pratiquement le passage entre la chambre à la pression du séparateur d'huile et la chambre à la pression de refoulement, et fermer également pratiquement le passage entre la chambre à la pression de carter et la chambre à la pression d'aspiration, lorsqu'une circulation maximum de réfrigérant est désirée La vanne peut comprendre en outre une cinquième chambre en série et un passage reliant la cinquième chambre à la chambre à la 25 pression de carter.

En outre, le procédé de mise en oeuvre d'un compresseur à cylindrée variable peut comprendre la commande de la cylindrée du compresseur avec une vanne à quatre voies comportant un orifice entre deux chambres de la vanne à quatre voies, l'ajustement de la cylindrée en utilisant la vanne à quatre voies, sur la base de la différence entre la pression 30 de refoulement et la pression de carter, la séparation de l'huile d'une ligne de refoulement du compresseur, et l'acheminement de l'huile vers le carter du compresseur.

D'autres systèmes, procédés, caractéristiques et avantages de l'invention seront évidents ou deviendront évidents pour l'homme de l'art lors de l'examen des figures qui suivent et de la description détaillée La totalité de tels systèmes, procédés, caractéristiques et avantages supplémentaires sont destinés à être inclus dans cette description, à l'intérieur de la portée de l'invention.

L'invention peut être mieux comprise en faisant référence aux figures et à la description détaillée qui suivent Les composants sur les figures ne sont pas 5 nécessairement à l'échelle, l'accent étant placé sur l'illustration des principes de l'invention En outre, des références numériques identiques sur les figures désignent des parties correspondantes sur toutes les différentes figures.

La figure 1 décrit une vue en coupe transversale d'un premier mode de réalisation comportant une vanne de régulation à quatre voies.

La figure 2 décrit une vue en coupe transversale d'un second mode de réalisation comportant une vanne de régulation à quatre voies.

Les figures 3 et 4 décrivent une vue en coupe transversale d'un mode de réalisation d'une soupape de retenue utile dans la présente invention.

La figure 5 est une vue en coupe transversale plus proche d'une vanne à quatre 15 voies pour les premier et second modes de réalisation.

La figure 6 est un schéma synoptique d'un autre mode de réalisation représentant les connexions du compresseur à cylindrée variable à une vanne de régulation à quatre voies. La figure 7 est un schéma synoptique d'un autre mode de réalisation en variante 20 d'un système de commande.

Les figures 8 et 9 décrivent des vues en coupe transversale d'une vanne de régulation à trois voies d'un mode de réalisation.

Les figures 10 et 11 sont des vues en coupe transversale d'autres modes de réalisation en variante d'un compresseur et d'un système de commande.

La figure 1 illustre un compresseur du type à cylindrée variable, généralement indiqué sur les dessins par la référence numérique 10 Le compresseur 10 comprend un bloc-cylindres 12, un boîtier 14 qui définit une chambre de carter 16, un arbre d'entraînement 18, un plateau oscillant 20, un ressort de plateau oscillant 22, un boîtier arrière 24, au moins un alésage de cylindre 26 et au moins un piston 28 Le boîtier arrière 30 24 définit une chambre d'aspiration 30 et une chambre de refoulement 32 Il existe une plaque de soupape 44 qui définit un orifice d'aspiration 34 et un orifice de refoulement 36 pour chaque cylindre Le compresseur comprend une pluralité de pistons et de cylindres, par exemple, 5 pistons et cylindres, ou 6 pistons et cylindres L'arbre d'entraînement 18 est supporté par le boîtier 14 de sorte qu'une partie de l'arbre d'entraînement 18 est 35 disposée à l'intérieur de la chambre de carter 16 Le plateau oscillant 20 est monté sur l'arbre d'entraînement 18 de sorte qu'il est contenu à l'intérieur de la chambre de carter 16 et est incliné à l'écart d'un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'arbre d'entraînement 18 Le degré suivant lequel le plateau oscillant 20 est incliné à l'écart du plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'arbre d'entraînement 18 est indiqué sur le 5 dessin par l'angle A Un ressort 22 agit sur le plateau oscillant 20 Le bloc-cylindres 12 définit un alésage de cylindre 26 Le piston 28 est disposé à l'intérieur de l'alésage de cylindre 26 de sorte que le piston 28 peut coulisser dans et hors de l'alésage 26 Ce mouvement de coulissement du piston 28 est possible au moins en partie en raison de la présence d'un faible jeu 38 entre la surface intérieure 40 du bloc-cylindres 12 dans 10 l'alésage de cylindre 26 et la surface extérieure 42 du piston 28 Les pistons 28 peuvent être fixés au plateau oscillant 20 par des sabots 54, qui permettent le déplacement du plateau oscillant par rapport aux pistons.

Il y a une électrovanne 60, comprenant une tige 62 et deux éléments de régulation de circulation 64, 66 fixés sur la tige La vanne définit cinq chambres 68, 70, 72, 74, 76 15 destinés à commander le fonctionnement du compresseur à cylindrée variable 10 Le passage 67 communique la pression Pc de la chambre 74 à la chambre 68 Dans ce mode de réalisation, les chambres 68 et 74 sont donc à la pression de carter, Po, tandis que la chambre 70 est à la pression de séparateur d'huile, Po,, qui sera décrit ci-dessous La chambre 72 est à la pression de refoulement, Pd et la chambre 76 est à la pression 20 d'aspiration de compresseur, Ps L'orifice 77, présentant un diamètre d'environ 0,4 mm à environ 1,0 mm, communique entre les chambres 72 et 74 Dans certains modes de réalisation, une pression de gaz de réfrigérant provenant de l'évaporateur, Pev, peut être utilisée à la place de la pression Ps L'électroaimant comporte un bobinage 78 qui reçoit de l'énergie d'une source d'alimentation externe L'électrovanne comporte également des 25 ressorts 80 et 82 à des extrémités opposées de la tige pour équilibrer les forces sur la tige 62 Le ressort 80 est plus grand (présentant une constante de rappel plus importante) que le ressort 82, de sorte que lorsqu'il n'existe aucun courant vers le bobinage 78, le ressort sollicite la tige vers le haut.

Comme représenté sur la figure 1, il existe un courant suffisant vers le bobinage 30 78 de sorte qu'elle a été tirée vers le bas, en permettant une communication entre la chambre 70 (Po,) et la chambre 72 (Pd), et également entre la chambre 72 (Pd) et la chambre 74 (Pc) et entre la chambre 74 (Pc) et la chambre 76 (Ps) Dans cette configuration, le plateau oscillant sera à un angle A, une position intermédiaire entre son angle minimum (presque parallèle à un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'arbre 35 d'entraînement 18) et son angle le plus important, qui variera conformément au compresseur particulier utilisé, mais peut atteindre 30 degrés Avec cette géométrie, la commande de la vanne 60 dépend principalement de la différence entre les pressions de refoulement Pd et Ps Du fait que la pression Pd est beaucoup plus active et variable que la pression Ps, cette vanne et donc le compresseur est capable de réagir plus rapidement aux 5 variations de demande de refroidissement par la charge de refroidissement dans l'automobile ou le camion dont le compresseur et le système de conditionnement d'air font partie La réaction rapide est beaucoup plus rapide par exemple que celle d'une vanne qui relie les chambres Pc et Ps.

Le système de compresseur peut également comprendre un système de commande 10 95, comprenant un contrôleur à microprocesseur 96 et une mémoire 97, et des circuits de mise en forme de signaux 99 qui commandent le courant vers le bobinage de l'électroaimant 78 Le contrôleur à microprocesseur peut comprendre un contrôleur utile, y compris un contrôleur à action proportionnelle, intégrale et dérivée (PID) ou d'autres types de contrôleurs, et comprend également de façon souhaitable un sous-programme de 15 modulation par largeur d'impulsion (PWM) destiné à commander très rapidement le courant vers l'électroaimant Le contrôleur peut comporter un certain nombre d'entrées/sorties 98, qui peuvent comprendre une indication de température provenant de l'habitacle et peuvent également indiquer l'humidité relative provenant de l'habitacle Un contrôleur peut commander et également surveiller le courant vers l'électroaimant par un 20 dispositif de lecture de courant 94, qui peut être interne ou externe au contrôleur Le courant d'électroaimant est proportionnel à la charge sur le compresseur et le système de conditionnement d'air Dans un mode de réalisation, le système de commande 95 peut envoyer une indication du courant d'électroaimant ou de la position d'électrovanne vers le module de commande de train de transmission du véhicule en vue d'indiquer la charge sur 25 le compresseur et donc sur le véhicule, provoquée par le système de conditionnement d'air. Fonctionnement du système Lorsque le plateau oscillant est à son angle minimum, les pistons effectuent un mouvement de va-et-vient aussi faible que possible lorsque l'arbre d'entraînement tourne, 30 en comprimant la plus petite quantité possible de réfrigérant dans le compresseur, et en utilisant la plus petite quantité d'énergie Lorsque le plateau oscillant est à son angle le plus important, les pistons effectuent un va-et-vient vers le haut et vers le bas dans leur cylindre respectif sur l'étendue maximum, en comprimant beaucoup plus d'un réfrigérant, et en permettant l'effet de conditionnement d'air le plus important Pour obtenir l'angle de 35 plateau oscillant le plus important, l'électroaimant tire la tige et les éléments de régulation de circulation davantage vers le bas sur la figure 1 de sorte que l'élément de régulation de circulation 64 ferme la communication entre la chambre 72 (Pd) et la chambre 74 (P) La quantité désirée de refroidissement par le système de conditionnement d'air et le compresseur, et le degré de déplacement de la tige et des éléments de régulation de 5 circulation dans la vanne 80, correspondent au courant nécessaire pour le bobinage 78.

Dans un mode de réalisation, le système de commande 95 et le contrôleur à microprocesseur 96 comprennent un sous-programme de modulation par largeur d'impulsion (PWM) destiné à commander le déplacement de l'électrovanne 60 Dans les sous-programmes de modulation PWM, un courant est laissé passé et bloqué, 10 habituellement à une fréquence variable, pour obtenir une sortie de commande désirée par un moyen de commutation très rapide entre l'état actif et l'état inactif Par exemple un motif d'onde carré présentant de courtes périodes "d'état inactif' peut être utilisé avec des périodes "d'état actif' de plus en plus longues pour simuler un courant sinusodal Lors que le courant circule, la tige de soupape est tirée vers le bas, et la vanne se ferme. 15 Lorsque le courant est bloqué, le ressort 80 surmonte la force de ressort 82, et la vanne s'ouvre Ceci permet à la vanne d'agir très rapidement et d'être très sensible au signal de commande, dans ce cas, la différence entre Pd et Ps.

Le compresseur présente un certain nombre de passages pour permettre la communication de la pression de réfrigérant, et également la circulation du réfrigérant 20 dans le compresseur Le passage 46 communique la pression de carter Pc et du carter 16 à la chambre 74 de la vanne 60 Le passage 56 communique la pression d'aspiration (Ps) à la chambre 76 de la vanne Le passage 58 communique la pression de refoulement (Pd) de la chambre de refoulement à la chambre 72 dans la vanne 60 Dans un mode de réalisation, le passage 58 peut être un passage court d'un diamètre de 1 à environ 5 mm, 25 de préférence d'un diamètre de 2 à 3 mm A l'intérieur de la vanne, la chambre 68 communique avec la chambre 74 et reçoit la pression de carter (Pc) à travers un passage ou une canalisation optionnel 67 L'orifice 77 permet la circulation d'huile de la chambre 72 à la pression Pd vers la chambre 74 à la pression Pc, et vers le carter lui-même En outre, il peut exister un passage 85 de la soupape de retenue 84 vers le carter 16, et il peut 30 également exister un passage supplémentaire 87 du carter 16 à la chambre d'aspiration 30.

Le passage 85 permet à l'huile et au réfrigérant depuis le refoulement de revenir vers le carter Le passage 85 est d'environ 1 mm à environ 5 mm, de préférence 2 mm à 3 mm.

Le passage 87 permet la circulation entre le carter et l'aspiration Le passage ou l'orifice 87 peut présenter un diamètre de 0,25 à 2 mm, de préférence 0,8 mm Le passage lui35 même peut être long ou bien peut être aussi court que 2 à 4 mm.

Le réfrigérant comprimé par le compresseur quitte la chambre de refoulement 32 par l'intermédiaire de la soupape de retenue 84 La canalisation 86 peut acheminer le réfrigérant comprimé vers un séparateur d'huile 88, pour empêcher l'huile d'entrer dans le système de réfrigération en aval du séparateur d'huile 88 Le réfrigérant sort vers un 5 dispositif de refroidissement ou de condenseur de gaz (non représenté) par l'intermédiaire de la canalisation 92 tandis que l'huile est renvoyée dans la ligne de retour d'huile 89 comportant le dispositif de régulation de circulation 89 a Le dispositif de régulation de circulation 89 a peut être un orifice ou bien peut être une vanne électronique La ligne de retour d'huile revient de façon souhaitable vers le carter, o l'huile est nécessaire pour 10 lubrifier les parties actives du compresseur, en particulier les pistons, les cylindres, les sabots et l'arbre d'entraînement La soupape de retenue peut également comporter une ligne de retour d'huile 91 comportant le dispositif de régulation de circulation 91 a pour envoyer l'huile vers le carter L'un ou l'autre des dispositifs de régulation de circulation 89 a et 91 a, ou bien les deux, peuvent être des orifices ou des vannes électroniques, tels 15 que des électrovannes, qui peuvent être ouvertes ou fermées à distance par l'intermédiaire du contrôleur 95.

La figure 2 décrit un autre mode de réalisation d'un compresseur à cylindrée variable 1 l 1, qui est similaire au mode de réalisation de la figure 1 La figure 2 est décrite avec des agencements quelque peu différents de canalisation, et est également représentée 20 dans un état o le plateau oscillant 20 est à son angle minimum Dans cette vue, le plateau oscillant est à présent presque vertical, et le piston 28 et les sabots 54 se sont déplacés vers la gauche, en découvrant davantage l'alésage de cylindre 26 A cette position, il y aura peu de compression de réfrigérant, mais tous les composants actifs à l'intérieur de la chambre de carter nécessiteront encore de l'énergie provenant du moteur du véhicule dans 25 la mesure o l'arbre d'entraînement continue à tourner, et une lubrification pour empêcher l'usure sur toutes les pièces en mouvement Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 2, l'électrovanne 60 est représentée dans la position fermée, l'élément de régulation de circulation 66 empêchant la communication entre la chambre 76 (Ps) et la chambre 74 (Pc), et l'élément de régulation de circulation 64 empêchant la communication entre la 30 chambre 72 (Pd) et la chambre 70 (Pos) L'orifice 77 permet une petite circulation de pression entre Pd et P,.

Il peut n'exister aucun courant entre le système de commande 95 et le bobinage d'électroaimant 78, et le système de commande 95 peut communiquer cette faible charge au module de commande de train de transmission du véhicule ou un contrôleur du 35 véhicule Dans ce mode de réalisation, le réfrigérant quitte la chambre de refoulement 32 et est dirigé tout d'abord vers un séparateur d'huile 88 et ensuite vers une soupape de retenue 105 avant de sortir par l'intermédiaire de la canalisation 107 vers les composants de conditionnement d'air en aval, tels que le dispositif de refroidissement de gaz L'huile séparée par le séparateur d'huile 88 peut retourner par l'intermédiaire de la ligne 89 et le 5 dispositif de régulation de circulation 89 a vers la chambre de carter 16 Le dispositif de régulation de circulation 89 a peut être un orifice ou bien une vanne électronique L'huile peut également retourner vers le carter depuis la soupape de retenue 105 par l'intermédiaire de la ligne de retour 101 et du dispositif de régulation de circulation 103, qui peut être un orifice ou bien une vanne électronique, telle qu'une électrovanne La 10 pression dans le séparateur d'huile peut être mise en communication avec la vanne 69 par l'intermédiaire de la ligne 90.

Soupapes de retenue Les figures 3 et 4 représentent des détails de la soupape de retenue 84 représentée sur la figure 1 Cette soupape de retenue contrôle la circulation jusqu'à ce que la pression, 15 dans ce cas la pression de refoulement, Pd, atteigne un certain niveau La soupape de retenue peut être adaptée par la sélection du ressort 113 pour permettre la circulation uniquement lorsque la pression a atteint le niveau désiré Dans ce mode de réalisation, la soupape de retenue peut être installée à l'intérieur des parois de la chambre arrière 24 La figure 3 décrit la soupape de retenue fermée, tandis que la figure 4 décrit la soupape 20 ouverte, en permettant au réfrigérant de circuler par l'intermédiaire du passage 86 Sur la figure 3, la soupape est fermée, l'élément de régulation de circulation 111, sollicité par le ressort 113, empêchant le passage du réfrigérant depuis la chambre de refoulement 32 par l'intermédiaire de la canalisation 86 Même dans cette configuration cependant, il peut exister un passage ou un orifice étroit 115 à l'intérieur de l'élément de régulation de 25 circulation 111, pour permettre à l'huile condensée de circuler à travers l'orifice 115 vers la ligne de retour d'huile 91 L'orifice 115 est convenablement étroit, environ 0,1 mm, mais peut se situer dans une plage d'environ 0,1 mm à environ 0,4 mm.

La figure 4 décrit la soupape de retenue 84 dans la position ouverte, indiquant que la pression de refoulement du réfrigérant a atteint un point suffisant pour dominer le 30 ressort 113, qui est représenté dans un état comprimé Le réfrigérant peut à présent librement traverser la canalisation 86 La soupape de retenue 84 ou son élément de régulation de circulation 111 peut également utiliser des joints toriques comme représenté, ou d'autres dispositifs d'étanchéité comme nécessaire, tels que les segments de piston. Electrovannes La figure 5 est une vue en coupe transversale plus importante d'un mode de réalisation préféré de l'électrovanne 60 utilisée sur les figures 1 et 2 Comme indiqué cidessus, la vanne est une électrovanne à action très rapide, de préférence commandée par 5 un sous-programme de modulation PWM utilisant 400 Hz avec le contrôleur à microprocesseur 96 La sortie du contrôleur est un courant vers le bobinage d'électroaimant 78 Le courant amène la tige 62 à se déplacer vers le haut ou vers le bas, en même temps que ses éléments de régulation de circulation 64 et 66 La tige est également sollicitée dans une direction par un ressort plus large 80 et dans une direction 10 opposée par un ressort plus petit 82 Lorsqu'il n'existe aucun courant vers le bobinage, le ressort 80 présentant une constante de rappel plus importante est capable de dominer le ressort 82 présentant une constante de rappel plus petite et fermer la vanne.

A l'intérieur de la vanne, se trouvent cinq chambres 68, 70, 72, 74 et 76 Les chambres reçoivent les pressions comme présenté ci-dessus, et sont séparées par une tête 15 de soupape 69 et des parois internes au corps de soupape 71, 73, 75 Les parois internes comportent des orifices comme représenté pour permettre le passage de la tige 62 et également pour permettre à la pression de passer d'une chambre à l'autre Il existe également un tube 67 pour faire passer la pression Pc de la chambre 74 à la chambre 68.

La soupape comporte un orifice 90 a destiné à recevoir une pression de séparateur d'huile, 20 un orifice 58 a destiné à recevoir une pression de refoulement, un orifice 46 a destiné à recevoir une pression de carter et un orifice 56 a destiné à recevoir une pression d'aspiration La tête de soupape 69 est mobile à l'intérieur de la vanne, sollicitée vers le bas par le ressort 82, vers le haut par le ressort 80, et vers le haut ou vers le bas par la tige 62 La vanne est représentée dans la position ouvertemaximum, le bobinage 78 au 25 courant maximum, l'élément de régulation de circulation 64 étant aussi bas que possible, en permettant à la pression de passer de la chambre 70 (Pos) à la chambre 72 (Pd) et en empêchant le passage de la chambre 72 (Pd) à la chambre 74 (Pc) Avec l'élément de régulation de circulation 66 également à sa position la plus basse, il existe la communication la plus importante possible entre les chambres 74 (Pj) et 76 (P,) Dans 30 cette position, il y aura la différence la plus importante possible entre la pression d'aspiration et la pression de refoulement Ceci poussera le plateau oscillant vers son angle maximum, et les pistons effectueront un mouvement de va-et-vient dans une mesure maximum, en comprimant donc autant de réfrigérant que possible pour le système de conditionnement d'air.

La figure 6 décrit une combinaison en variante du compresseur et des commandes. Le compresseur 130 et la vanne de régulation 132 sont reliés comme décrit ci-dessus, les pressions depuis le compresseur étant en communication avec la vanne par des passages 137, 139 et 141, respectivement depuis la chambre d'aspiration de compresseur 136, la 5 chambre de carter 134 et la chambre de refoulement 138 Le passage 137 comprend un passage auxiliaire 135 depuis la chambre d'aspiration La vanne 132 comprend un bobinage 140, une tige 142 et des éléments de régulation de circulation 142 a et 142 b, comme décrit ci-dessus La vanne 132 comprend également des chambres 143, 145, 147, 149 et 151, les chambres étant séparées par une tête de soupape mobile 144 et des parois 10 internes de corps de soupape 146, 148, 150 La canalisation 67 fait passer la pression Pc de la chambre 149 à la chambre 146 Le passage 148 a permet une petite circulation dans la chambre 149 à la pression Pc vers la chambre 147 à la pression Pd Le système de commande 195 commande la vanne 132.

Dans ce mode de réalisation, le réfrigérant quitte la chambre de refoulement 138 15 par l'intermédiaire de la ligne 155 vers la soupape de retenue 152 La soupape de retenue 152 peut également être munie d'une ligne de retour 154 pour renvoyer l'huile vers le carter 134 La ligne 154 peut présenter un dispositif de régulation de circulation 153 pour réguler la circulation de l'huile de retour Le dispositif de régulation de circulation 153 peut être un orifice ou bien une vanne de régulation électronique commandée par un 20 système de commande 195 Après la soupape de retenue 152, le réfrigérant peut circuler par l'intermédiaire de la ligne 157 vers le séparateur d'huile 158 et ensuite vers le système de réfrigération par l'intermédiaire de la ligne 160 Dans un mode de réalisation, la ligne 160 est de préférence une tubulure d'un diamètre d'environ 5 mm, mais une tubulure présentant d'autres diamètres peut également être utilisée, dans la mesure o une chute de 25 pression trop importante n'est pas induite lors de l'acheminement du gaz comprimé chaud du compresseur vers les autres composants du système de réfrigération de véhicule.

Le séparateur d'huile peut comporter une ligne de retour d'huile 156 et un dispositif de régulation de circulation 156 a pour renvoyer l'huile vers la section de carter de compresseur 134 Le dispositif de régulation de circulation 156 a peut être un orifice ou 30 bien peut être une vanne de régulation électronique commandée par le système de commande 195.

Dans un mode de réalisation, le dispositif de régulation de circulation 156 a est un orifice présentant un diamètre d'environ 0,1 mm à environ 0, 5 mm, de préférence d'environ 0,2 mm La pression Pos peut être communiquée à la chambre 145 par 35 l'intermédiaire de la tubulure 159 avec le dispositif de régulation de circulation 159 a, qui peut être un orifice ou bien qui peut être une vanne de régulation électronique Dans un mode de réalisation, la ligne de retour d'huile 156 est omise et toute l'huile provenant du séparateur d'huile 158 est renvoyée par l'intermédiaire de la ligne 159, de préférence d'un diamètre d'environ 3 mm, vers la chambre 145 dans la vanne 132 Dans un mode de 5 réalisation, la ligne de retour d'huile 154 depuis la soupape de retenue 152 présente de préférence un diamètre d'environ 3 mm, des lignes présentant d'autres diamètres peuvent être utilisées.

La figure 7 décrit un autre agencement de lignes pour le compresseur 130, le séparateur d'huile 158 et la soupape de retenue 152 Dans ce mode de réalisation, la 10 chambre de refoulement 138 est reliée au séparateur d'huile 158 par l'intermédiaire de la ligne 163, le séparateur d'huile comportant également une ligne de retour d'huile 167 comportant un dispositif de régulation de circulation 167 a pour envoyer l'huile vers la chambre de carter 134 Après avoir quitté le séparateur d'huile 158, le réfrigérant circule vers la soupape de retenue 152 par l'intermédiaire de la ligne 161, avec une ligne de 15 retour d'huile 165 vers le séparateur d'huile Le réfrigérant quitte ensuite la soupape de retenue en allant vers l'équipement de conditionnement d'air en aval Le compresseur, la soupape de retenue et le séparateur d'huile de la figure 7, ainsi que d'autres configurations de la soupape de retenue, du séparateur d'huile et de la ligne de retour, peuvent être utilisés avec des vannes à trois voies ainsi qu'avec des vannes de régulation à quatre 20 voies.

Vannes de régulation à trois voies Les modes de réalisation ci-dessus ont traité principalement les vannes de régulation à quatre voies D'autres modes de réalisation peuvent utiliser les vannes de régulation à trois voies Les vannes de régulation à trois voies peuvent être utilisées par 25 exemple, si les pressions mentionnées ci-dessus, Pd (pression de refoulement), P. (pression de carter) et P (pression d'alimentation) sont utilisées pour commander la cylindrée variable du compresseur en commandant l'angle du plateau oscillant ou d'un autre dispositif de commande, tel qu'un plateau basculant Les vannes de régulation à trois voies peuvent également être utilisées si une pression auxiliaire est utilisée pour 30 aider à commander les pressions Une pression auxiliaire, Pa que l'on a trouvé utile est une pression qui résulte d'une chute de pression à partir de Pd, la pression de refoulement.

Dans un mode de réalisation utilisant R 134 a, la pression Pd est d'environ 5 à 20 bars ( 1 bar est une atmosphère de pression), tandis que la pression Pa est d'environ 0,1 à environ 1 bar en dessous de la pression Pd Dans le mode de réalisation utilisant R 134 a, la 35 pression qui présente la valeur requise pour la pression auxiliaire peut être obtenue en prélevant la pression de refoulement après qu'elle a traversé la vanne de régulation et sa canalisation associée, et a chuté d'environ 0,5 bar à environ 1 bar Dans un système utilisant du CO 2, Pd est d'environ 50 à 160 bars, tandis que Pa est d'environ 0,1 à environ 10 bars inférieurs à la pression Pd Dans un mode de réalisation utilisant du CO 2, une 5 pression qui présente la valeur requise pour la pression auxiliaire peut être obtenue en prélevant la pression de refoulement après qu'elle a traversé la vanne de régulation et la canalisation associée et a chuté d'environ 0,1 bar à environ 10 bars.

Une vanne de régulation à trois voies utilisant Pd et Pa, et utilisant également Po, est décrite sur les figures 8 et 9 La vanne de régulation à trois voies 200 est similaire à 10 certains égards à la vanne de régulation à quatre voies décrite ci-dessus, mais est moins complexe La vanne de régulation à trois voies 200 comporte un bobinage 201, une tige 202 comportant des éléments de régulation de circulation 204 et 206, un premier ressort résistant 207, un second ressort 209 et un ressort interne 208 Les parois internes du corps de soupape 215, 217 comportent des orifices pour permettre le passage de la tige 202 et 15 également des pressions depuis les chambres 214, 216 et 218 La vanne 200 reçoit des pressions provenant des orifices 222 (Pc), 224 (Pa) et 226 (Pd) Le ressort interne 208 peut être utilisé en tant que ressort auxiliaire pour équilibrer les forces qui déplacent la tige de soupape 202 lors de la commande de la vanne Placé entre la paroi interne fixe 215 et la paroi mobile 213, le ressort 208 peut parfois agir pour s'opposer au déplacement de la tige 20 202 et parfois agir pour renforcer le déplacement de la tige 202, en fonction de la force appliquée par le bobinage 201 et le ressort 207, 209.

Lors de la communication des pressions du compresseur à la vanne de régulation, une tubulure peut être utilisée, ou des canaux internes au compresseur peuvent être utilisés pour une connexion directe à la vanne Donc, la pression de refoulement peut 25 passer de la chambre de refoulement du compresseur à la chambre 216 par l'intermédiaire de l'orifice 226 et de la tubulure 225 La tubulure 225 est de façon souhaitable suffisamment importante pour communiquer Pd sans chute appréciable de pression Une pression auxiliaire Pa peut résulter si la tubulure 225 et l'orifice 224, communiquant entre la pression de refoulement Pd et la chambre 214, présentent des diamètres suffisamment 30 petits pour limiter la circulation et induire une petite chute de pression La tubulure présentant un diamètre de préférence de 3 à 4 mm est suffisante dans ce but D'autres tubulures présentant un diamètre d'environ 1 à 5 mm peuvent également être utilisées.

La figure 8 décrit la vanne dans une position ouverte au maximum, avec un courant maximum vers le bobinage 201, et la tige 202 et les éléments de régulation de 35 circulation 204, 206 dans leurs positions vers le haut les plus éloignées, en dominant la force du ressort résistant 207 L'élément de régulation de circulation 204 empêche la circulation entre les chambres 218 et 216, tandis que l'élément de régulation de circulation 206 permet une circulation maximum ou une égalisation de pression entre les chambres 216 et 214 Dans ce mode de réalisation, cette position minimise la différence 5 entre Pa et Pd et empêche la communication entre Po et Pd, en permettant donc une compression maximum du réfrigérant dans le compresseur La figure 9 décrit la même vanne 200, à présent dans la position inactive Dans cette position, le bobinage 201 reçoit un minimum de courant ou aucun courant Le ressort résistant 207 domine le ressort 209, en forçant la tige 202 vers le bas sur la figure 9, en permettant une communication entre 10 les chambres 216 et 218, mais pas entre les chambres 214 et 216 Ceci permet la compression minimum possible, et tend à égaliser les pressions de refoulement et de carter, en déplaçant donc le plateau oscillant vers une position presque perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'arbre d'entraînement et parallèle ou presque parallèle à un plan perpendiculaire à l'axe longitudinal de l'arbre d'entraînement Dans la vanne à trois voies 15 décrite sur les figures 8 et 9, il peut exister un petit passage entre les chambres 216 et 218, d'environ 0,05 mm à environ 0,6 mm Le passage est réalisé sous la forme soit du passage 227 dans la paroi de chambre 217 (se reporter à la figure 8) soit du passage 205 dans l'élément de régulation de circulation 205 (figure 9) Les passages 227 ou 205 permettent à l'huile provenant du refoulement du compresseur de retourner vers le carter.

En ce qui concerne le fonctionnement des électrovannes des figures 8 et 9, la différence de pression à travers la paroi de chambre 217 et la pression de refoulement Pd moins la pression de carter Pc Ces deux pressions sont reliées de façon inverse.

Lorsqu'une demande de refroidissement est importante, Pd sera haute, Pa sera basse et Pc sera basse et Pc sera très proche de Ps Lorsque la demande de refroidissement est faible, 25 Pd peut être évacuée vers le carter par l'intermédiaire de la vanne de régulation en augmentant P, tandis que Pa chutera seulement légèrement par rapport à Pd Dans ce cas, de ce fait Pc sera haute et Pa peut être basse Dans d'autres modes de réalisation, la vanne de régulation à trois voies peut utiliser les trois chambres pour Pd, Pc et Ps Les ressorts peuvent être conçus avec des constantes de rappel spécifiques pour les pressions et les 30 plages de pression utilisées On se rendra compte qu'il peut y avoir de nombreuses autres façons d'utiliser les vannes de régulation décrites sur les figures 8 et 9 Par exemple, un mode de réalisation en variante peut utiliser les trois chambres, dans l'ordre, pour Ps, Pc et Pd, avec un seul élément de régulation à trois voies pour régler, comme désiré, l'orifice entre la chambre présentant la pression Ps et la chambre présentant la pression Pc ou 35 l'orifice entre la chambre présentant la pression Pc et la chambre présentant la pression Pd.

La source de la pression de refoulement peut être la ligne de retour de séparateur d'huile, le retour d'huile s'étendant à travers la vanne, à travers la chambre Pc et renvoyant l'huile vers le carter Dans un mode de réalisation préféré, il peut y avoir un petit orifice, d'environ 0,05 mm à environ 0,6 mm, entre la chambre présentant la pression Pd et la chambre présentant la pression Pc.

Dans l'exemple ci-dessus, la chambre présentant la pression Ps est utilisée en vue d'une détection uniquement Un équivalent consiste à utiliser une vanne à deux voies, sans chambre pour Ps, et avec une compensation appropriée à partir des ressorts ou avec une entrée appropriée depuis le système de commande, o l'huile revient par la vanne de 10 régulation Dans un mode de réalisation, il peut y avoir un orifice étroit depuis le retour d'huile ou la chambre Pd vers la chambre P, l'orifice étant tel que présenté ci-dessus, et présentant une dimension d'environ 0,05 mm à environ 0,6 mm Il peut sinon également être possible de positionner l'orifice dans l'élément de régulation qui ferme de façon étanche l'orifice de régulation, comme décrit sur la figure 4, de sorte qu'il existe toujours 15 au moins un orifice étroit pour que l'huile revienne de la ligne de retour vers la chambre de carter par l'intermédiaire de la vanne.

Modes de réalisation avec P a et une vanne à trois voies Les figures 10 et 11 sont des vues en coupe transversale d'un compresseur 240 utilisant une vanne de régulation à trois voies 200 La figure 10 décrit un compresseur 20 240 présentant un boîtier supérieur 248 a et un boîtier inférieur 248 b, une vanne de régulation 200 et un contrôleur 290, comme décrit ci-dessus dans la description du contrôleur 95 Le compresseur comporte une poulie à gorge d'entraînement 242, un arbre d'entraînement 244, un plateau oscillant 246, représentant un angle minimum par rapport à l'arbre d'entraînement, et une plaque de soupape 250, définissant une chambre de carter 25 252, une chambre d'aspiration 254 et une chambre de refoulement 256 Après que le réfrigérant quitte la chambre de refoulement et passe vers le système de réfrigération en aval (non représenté), le réfrigérant revient depuis l'évaporateur à une pression relativement basse, la pression de l'évaporateur, vers l'orifice d'aspiration 258 Il peut également exister un passage 262 présentant un orifice de régulation 263 entre la chambre 30 d'aspiration 254 et la chambre de carter 252.

Dans le mode de réalisation de la figure 10, la circulation depuis l'orifice d'aspiration 258 vers la chambre d'aspiration 254 est gouvernée par une vanne d'arrêt d'aspiration 280 présentant une chambre amont 282 dans le boîtier inférieur de compresseur 248 b La vanne d'arrêt d'aspiration 280 est représentée dans la position 35 fermée, en empêchant le réfrigérant à basse pression de passer de l'orifice d'aspiration 258 vers la chambre d'aspiration 254 Pour empêcher le manque d'huile, il peut également exister un petit passage ou un orifice 284 dans la vanne d'arrêt 280 permettant que de petites quantités d'huile circulent de l'orifice de refoulement de vanne de régulation, par l'intermédiaire de la canalisation 270 vers la vanne 280, et vers la chambre d'aspiration 5 254 Ce passage peut présenter un diamètre d'environ 0,05 à environ 0,6 mm, de préférence environ 0,1 à environ 0,15 mm La vanne 280 peut également comprendre un ressort 286 sollicitant la vanne dans une position fermée et un second ressort 287 sur le côté opposé sollicitant la vanne dans une position ouverte Le ressort 286 présente de préférence une constante de rappel légèrement supérieure à la constante de rappel du 10 ressort 287, en sollicitant la vanne 280 à l'état fermé.

La ligne 268 communique Ps à l'orifice d'aspiration 258 La ligne 270 communique Pa à la chambre en amont 282 de la vanne d'arrêt 280, en commandant la position de la vanne 280 La vanne d'arrêt 280 sera donc sollicitée à l'état fermé par le ressort 286 et Ps, le ressort 287 et Pa opposés, tendant à ouvrir la vanne 280 Dans le mode 15 de réalisation de la figure 10, la vanne 200 est ouverte, en permettant l'égalisation de pression entre Pd et Po, et en tendant à pousser le plateau oscillant 246 vers un angle minimum, et donc une circulation minimum, sur la figure 10.

Sur la figure 11, il existe plus de demande de conditionnement d'air, et le déplacement des composants internes s'est produit La position de la vanne 200 est proche 20 de celle décrite sur la figure 8, sans communication entre les chambres 216 et 218 La pression de refoulement n'est pas communiquée au carter, mais est utilisée plutôt complètement pour le refroidissement Il en résulte que Pd augmente tandis que Pa diminue, en dominant la force du ressort 286 La vanne d'arrêt 280 sur la figure 11 se déplace vers le haut, en permettant une communication entre l'orifice d'aspiration 256 et 25 la chambre d'aspiration 254 Il y aura à présent une différence beaucoup plus importante entre les pressions d'aspiration et de refoulement, et le plateau oscillant se déplacera vers un angle plus important par rapport à l'arbre d'entraînement du compresseur.

Divers modes de réalisation de l'invention ont été décrits et illustrés Cependant, la description et les illustrations sont à titre d'exemple uniquement D'autres modes de 30 réalisation et d'autres mises en oeuvre sont possibles à l'intérieur de la portée de cette invention et seront évidents pour l'homme de l'art De ce fait, l'invention n'est pas limitée aux détails spécifiques, aux modes de réalisation représentatifs, et aux exemples illustrés

dans cette description.

Claims (7)

REVENDICATIONS

1 Compresseur à cylindrée variable ( 10; 11; 130) caractérisé en ce qu'il comprend: un boîtier de compresseur ( 14) comportant une chambre de carter ( 16; 134) présentant une pression de carter (Pc), une chambre d'aspiration ( 30; 136) présentant une 5 pression d'aspiration (Ps) et une chambre de refoulement ( 32; 138) présentant une pression de refoulement (Pd), le compresseur comprenant en outre un arbre d'entraînement ( 18), un plateau oscillant ( 20) relié à l'arbre d'entraînement et pouvant être entraîné par celui-ci, une pluralité de pistons ( 28) reliés au plateau oscillant et effectuant un mouvement de va-et-vient dans une pluralité de cylindres, la cylindrée du compresseur 10 étant amenée à varier par l'angle du plateau oscillant avec l'arbre d'entraînement, un séparateur d'huile ( 88; 158) dans une ligne de refoulement du compresseur, et une vanne de régulation à quatre voies ( 60; 132) comportant un corps de soupape et une tige de soupape ( 62; 142), au moins un ressort ( 80, 82; 140 a, 140 b) s'opposant au déplacement de la tige de soupape, et quatre chambres en série ( 68, 70, 72, 76; 143, 145, 15 147, 151) destinées à recevoir une pression de séparateur d'huile, une pression de refoulement, une pression de carter et une pression d'aspiration à partir du compresseur à cylindrée variable, un orifice ou passage ( 87) reliant la chambre de carter ( 16; 134) à la chambre d'aspiration ( 30; 136), la vanne de régulation agissant pour modifier la pression de carter et modifier ainsi la cylindrée du compresseur. 20 2 Compresseur à cylindrée variable selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'orifice ( 87) présente un diamètre compris entre environ 0,25 mm et environ 2 mm.

3 Compresseur à cylindrée variable selon la revendication 1, caractérisé en ce que 25 le séparateur d'huile ( 88; 158) comprend en outre une tubulure et un dispositif de régulation de circulation pour acheminer l'huile vers le carter.

4 Compresseur à cylindrée variable selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une soupape de retenue ( 84; 152) en amont ou en aval du séparateur 30 d'huile.

Compresseur à cylindrée variable selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vanne est une vanne ( 60; 132) ouverte/fermée destinée à commander au moins un passage entre les chambres.

6 Compresseur à cylindrée variable selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend une ligne de retour d'huile ( 89; 156) depuis le séparateur d'huile vers le carter par l'intermédiaire de la vanne à quatre voies ( 60; 132).

7 Compresseur à cylindrée variable selon la revendication 1, caractérisé en ce que 10 la vanne ferme pratiquement le passage entre la chambre à la pression du séparateur d'huile et la chambre à la pression de refoulement, et ferme également pratiquement le passage entre la chambre à la pression de carter et la chambre à la pression d'aspiration, lorsqu'une circulation de réfrigérant maximum est désirée.

8 Compresseur à cylindrée variable selon la revendication 1, caractérisé en ce que la vanne comprend en outre une cinquième chambre en série ( 74; 149) et un passage ( 67) reliant la cinquième chambre à la chambre ( 68; 149) à la pression de carter.

9 Procédé de mise en oeuvre d'un compresseur à cylindrée variable caractérisé en 20 ce que ledit procédé comprend: la commande de la cylindrée du compresseur ( 10; 11; 130) avec une vanne à quatre voies ( 60; 132) comportant un orifice ou passage entre deux chambres de la vanne à quatre voies, l'ajustement de la cylindrée en utilisant la vanne à quatre voies, sur la base de la 25 différence entre une pression de refoulement et une pression de carter, la séparation de l'huile d'une ligne de refoulement du compresseur, et l'acheminement de l'huile vers le carter du compresseur.