FR2860187A1 - Installation de climatisation et procede de gestion d'une telle installation de climatisation - Google Patents
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Abstract
Installation de climatisation d'un véhicule automobile, notamment installation de climatisation utilisant CO2 pour un véhicule entraîné par un moteur à combustion interne, comprenant un circuit d'agent frigorifique (10) ayant au moins un évaporateur (24), un compresseur (12), un radiateur de gaz ou condensateur (14) et un organe d'expansion (20).Le circuit d'agent frigorifique (10) comporte d'autres moyens réglables (46) permettant de remplir l'évaporateur (24) selon des paramètres prédéfinis.
Description
Domaine de l'invention
La présente invention concerne une installation de climatisation d'un véhicule automobile, notamment installation de climatisation utilisant CO2 pour un véhicule entraîné par un moteur à combustion in- terne, comprenant un circuit d'agent frigorifique ayant au moins un évaporateur, un compresseur, un radiateur de gaz ou condensateur et un organe d'expansion.
L'invention concerne également un procédé de gestion d'une telle installation de climatisation.
Etat de la technique Les véhicules automobiles de haut de gamme et en outre de plus en plus les véhicules de classe moyenne sont équipés non seulement d'une installation de chauffage mais également assez souvent d'une installation de climatisation. Une telle installation de chauffage et/ou de cli- matisation (appelée ci-après de manière simplifiée installation de climatisation ) comporte un circuit d'agent frigorifique (ou agent caloporteur) comprenant au moins un évaporateur, un compresseur, un condenseur ou radiateur de gaz, une soupape d'expansion et un collecteur d'agent frigorifique liquéfié et le cas échéant également d'un séparateur d'huile.
Dans les installations de climatisation connues, notamment les installations de climatisation à compression, on effectue en général tout d'abord une compression de l'agent frigorifique par un compresseur, c'està-dire le compresseur de climatisation ou simplement compresseur pour augmenter l'énergie interne de l'agent frigorifique. L'agent frigorifique comprimé est ensuite refroidi dans un condenseur par échange de chaleur. L'agent frigorifique se liquéfie en outre du fait de la chaleur qu'il cède par échange de chaleur. Ensuite, l'agent frigorifique liquéfié traverse un point d'étranglement tel qu'un organe d'expansion. A ce passage de l'agent frigorifique dans l'organe d'expansion, l'agent frigorifique s'expanse. Cet organe d'expansion est en général suivi de l'évaporateur fonctionnant comme échangeur de chaleur pour transférer les frigories ainsi libérées vers un autre milieu. Cet autre milieu peut être par exemple l'air qui alimente le système de chauffage ou de refroidissement du véhicule.
Selon l'état de la technique il est connu d'améliorer le rendement thermique d'une installation de climatisation en utilisant un agent frigorifique permettant de faire passer l'agent frigorifique se trouvant du côté haute pression du circuit frigorifique fermé, dans le condensateur, dans un état surcritique pour améliorer ainsi le rendement thermodynamique de l'installation de climatisation. Le condensateur est appelé dans ce cas refroidisseur ou radiateur de gaz car il n'y aura plus de condensation mais uniquement un refroidissement du gaz surcritique. De plus, les machines frigorifiques à compresseur travaillant en mode surcritique permettent d'utiliser un agent frigorifique ayant un rapport de compression plus réduit. Si on utilise CO2 comme agent frigorifique il faut que l'installation frigorifique fonctionne en mode surcritique, c'est-à-dire que l'agent frigorifique ne se condensera pas dans le condenseur, mais le gaz ne sera refroidi qu'à l'état surcritique.
On peut utiliser comme organe d'expansion un orifice dans le circuit d'agent frigorifique. Dans ce tels circuits d'agent frigorifique on intègre un collecteur, c'est-à-dire un séparateur de liquide et un accumulateur dans le circuit en aval de l'évaporateur selon le sens de passage d'agent frigorifique. Si l'on utilise comme organe d'expansion une soupape d'expansion sans réguler la charge de l'évaporateur, on prévoit également un collecteur en aval de l'évaporateur.
Par la commande de l'étranglement au niveau de l'organe d'expansion du circuit d'agent frigorifique on peut commander ou réguler la pression du côté haute pression du circuit thermodynamique. Cela permet de modifier la puissance frigorifique spécifique de l'installation de climatisation. On peut ainsi obtenir un coefficient de puissance effectif maximum en réglant la pression du côté haute pression du circuit frigorifique thermodynamique par exemple en fonction de la température à la sortie du radiateur de gaz ou de la température ambiante.
En particulier dans le cas d'installations frigorifiques utilisant des agents frigorifiques dont les propriétés thermodynamiques per-mettent de dégager de la chaleur dans le domaine surcritique, on peut régler la pression pour l'échange de chaleur en fonction de la température.
Pour utiliser avantageusement le degré de liberté, par rapport à des agents frigorifiques avec échange de chaleur dans le domaine des vapeurs humides, il est connu d'utiliser comme organe d'expansion des soupapes d'expansion commandées et/ou réglables.
En particulier si l'on utilise CO2 comme agent frigorifique, la 35 régulation de la haute pression dans le circuit frigorifique se fait par la soupape d'expansion sans réguler la charge de l'évaporateur.
Dans ce cas, le collecteur doit être installé en aval de l'évaporateur pour compenser les irrégularités du débit massique d'agents frigorifiques. On rencontre de telles irrégularités par exemple en cas d'augmentation de la vitesse de rotation du compresseur du fait de l'accélération du véhicule. Le débit massique d'agent frigorifique augmente ainsi sans que tout d'abord l'évaporateur ne puisse évaporer plus d'agent frigorifique. L'agent frigorifique encore liquide en aval de l'évaporateur, c'est-àdire l'agent frigorifique non évaporé, se déposera dans le collecteur pour y être stocké. En cas de diminution de la vitesse de rotation (diminution de régime), il faudra puiser de l'agent frigorifique liquide du collecteur pour alimenter l'évaporateur. Cela se fait par exemple en aspirant de io l'agent frigorifique liquide par le compresseur dans le collecteur pour alimenter le circuit. On améliore cet effet selon l'état de la technique à l'aide d'un orifice prévu dans le côté inférieur d'un tube en U installé dans le collecteur, permettant d'aspirer plus d'agent frigorifique dans le collecteur. Mais cet effet est limité car si l'orifice est trop grand dans le collecteur, on risque des dépôts de liquide dans le compresseur.
But de l'invention La présente invention a pour but, partant de l'état de la technique, de développer un circuit d'agent frigorifique pour une installation de climatisation ou un procédé de gestion d'une telle installation de climatisation permettant un rendement plus élevé et un fonctionnement fiable, en particulier en mode dynamique.
Exposé et avantages de l'invention Le circuit d'agent frigorifique selon l'invention d'une installation de climatisation, notamment d'une installation de climatisation uti- lisant CO2 d'un véhicule entraîné par un moteur à combustion interne (ou moteur thermique) comprend au moins un évaporateur, un compresseur, un radiateur de gaz ou condenseur et un organe d'expansion montés pour former un circuit. De plus, le circuit d'agent frigorifique selon l'invention comporte d'autres moyens réglables permettant d'assurer le remplissage suffisant de l'évaporateur quels que soient les points de fonctionnement de l'installation de climatisation.
Les moyens selon l'invention permettent, notamment en cas de diminution de la vitesse de rotation du compresseur, de récupérer de l'agent frigorifique dans le collecteur (séparateur de liquide et accumula- teur) pour alimenter le circuit d'agent frigorifique et le cas échéant l'évaporateur. Pour cela, le compresseur aspire de l'agent frigorifique li- quide dans le collecteur et alimente le circuit. Les moyens commandés permettant avantageusement de modifier la quantité d'agent frigorifique aspiré par le compresseur dans le collecteur et d'optimiser le cas échéant cette quantité en fonction de la demande. Cela permet par exemple d'éviter des dépôts de liquide dans le compresseur résultant d'une aspiration excessive d'agent frigorifique liquéfié.
Le circuit d'agent frigorifique selon l'invention permet avantageusement de fournir une quantité d'agent frigorifique liquide correspondant à chaque état de fonctionnement du véhicule automobile, à l'évaporateur. Cela permet d'éviter l'aspiration d'agent frigorifique liquide qui ne serait pas utilisé préalablement dans l'évaporateur pour générer des frigories. Si dans tous les états de fonctionnement du véhicule on aspirait de l'agent frigorifique liquide dans le collecteur, après un certain temps, après la réduction de régime, l'évaporateur serait rempli suffisamment et l'agent frigorifique liquide passerait de nouveau de l'évaporateur dans le collecteur. Cela correspond à une perte de puissance calorifique du circuit d'agent frigorifique car la composante correspondante d'agent frigorifique doit être comprimée mais avant cette composante doit fournir des frigories, or elle n'aura pas été évaporée dans l'évaporateur.
Le procédé selon l'invention de gestion d'une installation de climatisation à CO2, en particulier d'une installation de climatisation utili- sant comme agent CO2 dans un véhicule automobile, comporte avantageusement un moyen de régulation pour charger l'évaporateur. Cela permet d'adapter de manière optimale le degré de remplissage de l'évaporateur aux conditions de fonctionnement de l'installation de climatisation. De manière avantageuse, le procédé selon l'invention de gestion d'une installation de climatisation permet de commander ou de réguler la charge (remplissage) de l'évaporateur par l'évacuation d'agent frigorifique liquide venant d'un collecteur du circuit d'agent frigorifique.
Le circuit d'agent frigorifique selon l'invention comporte avantageusement un moyen réglable pour charger l'évaporateur sous la forme d'une soupape de commande et/ou de régulation. Cette soupape permet au compresseur d'aspirer une quantité précise d'agent frigorifique liquide du collecteur du circuit d'agent frigorifique.
Selon un mode de réalisation du circuit d'agent frigorifique selon l'invention, la soupape est reliée au collecteur du circuit d'agent frigorifique par un moyen de liaison correspondant. Dans d'autres exemples ou formes de réalisation du circuit d'agent frigorifique selon l'invention, la soupape est intégrée directement au collecteur du circuit. Une soupape d'évacuation prévue sur le côté inférieur du collecteur permet au compresseur d'aspirer une partie du liquide venant du collecteur.
De manière avantageuse, le liquide traverse un échangeur de chaleur interne avant d'être aspiré dans le compresseur avec l'agent frigorifique gazeux. Cet échangeur de chaleur interne, interposé, permet d'évaporer du liquide. On réduit ainsi le risque de dépôt de liquide dans le compresseur.
Le circuit d'agent frigorifique selon l'invention ou les moyens réglables selon l'invention pour remplir l'évaporateur permettent de transférer plus rapidement de l'agent frigorifique liquide du collecteur car la section d'ouverture vers l'aspiration peut être dimensionnée d'une manière pratiquement quelconque sans que la perte de puissance n'augmente en même temps fortement. Dans un mode de fonctionnement dynamique comme par exemple celui d'une installation de climatisation de véhicule automobile, cela permet d'assurer toujours une charge complète de l'évaporateur. Ainsi, on disposera toujours de la puissance frigorifique maximale possible pour le circuit d'agent frigorifique ou l'installation de climatisation correspondante.
De façon avantageuse, dans un circuit d'agent frigorifique selon l'invention, le liquide est aspiré à la demande par la commande de la soupape d'évacuation. Cela permet de n'aspirer du liquide que si cela est nécessaire. La perte de puissance calorifique peut ainsi être réduite au minimum pour le circuit d'agent frigorifique selon l'invention.
Selon des exemples de réalisation particulièrement avanta- geux ou des modes de réalisation de l'installation de climatisation selon l'invention, la soupape ou vanne de remplissage est une électrovanne ou une soupape thermostatique. On utilisera tout particulièrement des vannes ou soupapes servant habituellement dans les systèmes ABS (système antiblocage) de véhicules automobiles; à titre d'exemple on peut envisager la vanne AV-BOSCH D 265 250 375 ou la vanne HSV-BOSCH D 265 555 448).
En variante, on peut utiliser des soupapes thermostatiques pour permettre un remplissage ou charge définie de l'évaporateur et ainsi une surchauffe définie de ce composant de l'installation de climatisation.
Les soupapes thermostatiques utilisent le fait que dans un volume rempli d'agent frigorifique on aura une pression correspondant à la température. Une membrane ou un moyen analogue permet d'utiliser la différence entre cette pression et une autre pression pour commander mé- caniquement la vanne. Pour l'application selon l'invention, on peut ainsi convertir par exemple une différence de température au niveau de l'évaporateur en un mouvement d'une membrane. Cela permet la commande directe de la soupape d'évacuation et ainsi de réguler également la surchauffe de l'évaporateur.
De façon avantageuse, on règle ou on régule la vanne de remplissage en fonction de la surchauffe de l'évaporateur. Des vannes ou soupapes fonctionnant selon le principe peuvent être utilisées ainsi pour réguler la surchauffe de l'évaporateur en commandant l'évacuation de l'agent frigorifique liquide à partir du collecteur.
On peut réguler la position de la soupape d'évacuation selon l'invention en déterminant la surchauffe au niveau de l'évaporateur. La surchauffe correspond à la différence de température entre la température de sortie T02 de l'agent frigorifique quittant l'évaporateur diminuée de la température d'équilibrage de phase To2ideal correspondant à la pression de sortie P02 de l'agent frigorifique l'évaporateur. Toujours lorsque la surchauffe dépasse une valeur prédéterminée, par exemple 5 Kelvin, la vanne s'ouvrira. La durée d'ouverture ou le degré d'ouverture de la vanne ou soupape selon l'invention peut être défini de manière proportionnelle à la déviation par rapport à cette valeur. Ainsi, on peut déterminer la sur-chauffe en mesure la différence de température de l'agent frigorifique au niveau de l'évaporateur (température de sortie T02 - température d'entrée Toi). Il est également possible de déterminer la surchauffe au niveau de l'évaporateur en mesure la pression de sortie Poe de l'agent frigorifique quittant l'évaporateur et de déterminer par le calcul la température d'équilibrage de phase correspondante T02ideai et de mesurer la température de sortie Tot de l'agent frigorifique quittant l'évaporateur.
En variante, on peut également utiliser une autre pression du côté basse pression entre l'organe d'expansion et le compresseur si les chutes de pression correspondantes se compensent par le calcul en utilisant des courbes caractéristiques.
Pour des points de fonctionnement particuliers de l'installation de climatisation comme par exemple le démarrage de l'installation, on peut ouvrir plus fortement la vanne que cela ne serait né- cessaire du point de vue de la surchauffe afin de diminuer plus rapide- ment la pression. Cela est particulièrement intéressant pour les très basses températures si l'installation de climatisation selon l'invention fonctionne comme une pompe à chaleur.
De plus, on peut commander la vanne pour transférer régulièrement l'agent frigorifique liquide contenant toujours une certaine partie d'huile du collecteur pour éviter un enrichissement excessif d'huile dans le collecteur du circuit d'agent frigorifique.
Ces fonctions complémentaires peuvent être combinées par exemple dans la commande du moteur par l'intermédiaire de l'appareil de commande de l'installation de climatisation et être ainsi appelées pour des fonctionnements de conduite spéciale du véhicule.
Le circuit d'agent frigorifique selon l'invention ou l'installation de climatisation selon l'invention permet à l'évaporateur de l'installation de climatisation d'être toujours rempli de manière suffisante et optimale quels que soient les points de fonctionnement de l'installation. L'invention concerne principalement mais non exclusivement des installations frigorifiques à fonctionnement dynamique, c'est-à-dire en particulier des installations frigorifiques d'installations de climatisation de véhicules.
Le procédé selon l'invention de gestion d'une installation de climatisation utilisant comme agent frigorifique CO2, en particulier celui d'une installation de climatisation à agent frigorifique CO2 appliqué à un véhicule automobile, comporte avantageusement un moyen de régulation du remplissage de l'évaporateur. Cela permet d'adapter de manière optimale le degré de remplissage de l'évaporateur aux conditions de fonctionnement de l'installation de climatisation. De manière intéressante, dans le procédé selon l'invention, pour le fonctionnement de l'installation de climatisation, on commande ou on régule la charge de l'évaporateur par l'évacuation d'agent frigorifique liquide en provenant du collecteur du circuit d'agent frigorifique.
Pour cela, l'agent frigorifique liquide est aspiré par un com- presseur du circuit d'agent frigorifique et est fourni par une soupape d'évacuation commandée du collecteur de liquide du circuit d'agent frigo- rifique pour alimenter directement le compresseur. De façon avantageuse, le liquide est aspiré à travers un échangeur de chaleur interne en amont du compresseur permettant au liquide de s'évaporer. On réduit ainsi le risque de dépôt de liquide dans le compresseur. Le procédé selon l'invention de gestion d'une installation de climatisation permet de corn- mander ou de réguler la soupape d'évacuation en fonction d'une grandeur de mesure intégrant la surchauffe au niveau de l'évaporateur. Cela permet d'adapter individuellement la quantité d'agent frigorifique à fournir à l'évaporateur aux conditions de fonctionnement respectives de 2860187 s l'installation de climatisation. Cela correspond à une utilisation efficace de la puissance frigorifique de l'installation de climatisation. Le procédé selon l'invention de gestion d'une installation de climatisation CO2 permet ainsi un fonctionnement optimisé, en particulier dans le domaine de fonction- nement dynamique d'une installation de climatisation.
Dessins La présente invention sera décrite ci-après de manière plus détaillée à l'aide d'un exemple de réalisation représenté dans les dessins annexés dans lesquels: la figure 1 est un schéma d'un circuit frigorifique selon l'état de la technique, la figure 2 montre un séparateur de liquide (collecteur) d'un circuit frigorifique selon la figure 1 représenté à échelle agrandie, la figure 3 est un schéma d'un circuit frigorifique d'une installation de 15 climatisation selon l'invention.
Description d'un mode de réalisation
La figure 1 montre un circuit frigorifique ou circuit d'agent frigorifique d'une installation de climatisation CO2 (installation de climatisation dont l'agent caloporteur est CO2) selon l'état de la technique. Le circuit d'agent frigorifique 10 comprend un compresseur 12, par exemple entraîné par un moteur électrique ou encore par l'intermédiaire d'éléments d'embrayage correspondants à partir du moteur à combustion interne d'un véhicule automobile. Le compresseur 12 reçoit d'abord l'agent frigorifique à comprimer pour en augmenter l'énergie interne. L'agent frigorifique comprimé est ensuite refroidi par échange de chaleur dans un condenseur ou radiateur à gaz 14 pour évacuer une partie de son énergie thermique intérieure de façon à liquéfier l'agent frigorifique (ou agent caloporteur).
Entre le compresseur 12 et le condenseur ou radiateur à gaz 14 on a un séparateur d'huile 16 permettant de séparer les résidus d'huile contenus dans l'agent frigorifique gazeux et de les fournir en vue du graissage par des moyens de liaison correspondants, par exemple au compresseur 12.
Si l'on utilise comme agent frigorifique un agent frigorifique transcritique comme par exemple CO2, on ne condense pas l'agent frigoriPique dans le radiateur à gaz 14 mais on le refroidit simplement si bien que dans ce cas il ne s'agit pas d'un condenseur mais d'un radiateur ou refroidisseur de gaz. En option, on peut prévoir un échangeur de chaleur interne 18 dans un tel circuit d'agent frigorifique pour continuer à abaisser la température de l'agent frigorifique.
Un organe d'expansion tel que par exemple une soupape d'expansion commandée 20 permet d'assurer l'expansion de l'agent frigo- s rifique, de le refroidir et de le liquéfier ainsi. L'agent d'expansion 20 est en général suivi d'un évaporateur 24 fonctionnant comme échangeur de chaleur pour transférer les frigories ainsi libérés à un autre milieu. Cet autre milieu peut être par exemple l'air alimentant le système de chauffage ou de refroidissement du véhicule, non représenté de manière plus détaillée à la figure 1.
Si l'organe d'expansion 20 est une soupape d'expansion et fonctionne sans régulation après le remplissage de l'évaporateur 24 en aval, il faut un collecteur 28, c'est-à-dire un séparateur ou accumulateur de liquide. Dans certaines installations frigorifiques selon l'état de la tech- nique, on utilise comme organe d'expansion un orifice. Il faut également intégrer un collecteur 28 en aval de l'évaporateur du circuit d'agent frigorifique, en intégrant ce collecteur dans le circuit. En particulier dans des circuits frigorifiques CO2 selon l'état de la technique, la soupape d'expansion 22 assure une régulation du niveau de haute pression ce qui ne permet plus de réguler ici la charge de l'évaporateur. Le collecteur 28 assure d'une part la séparation des composants liquides qui subsistent dans l'agent frigorifique en aval de l'évaporateur et les collecte par exemple dans sa zone inférieure. Le collecteur à en outre pour fonction de compenser les irrégularités du débit massique d'agents frigorifiques.
De plus, le collecteur d'une installation de climatisation selon l'état de la technique représenté à la figure 1 a pour fonction de compenser les irrégularités du débit massique d'agents frigorifiques. On rencontre de tells irrégularités par exemple lors d'une augmentation de la vitesse de rotation du compresseur. A ce moment, le débit massique de l'agent frigorifique augmente sans que l'évaporateur puisse tout d'abord évaporer plus d'agent frigorifique. L'agent frigorifique non évaporé qui subsiste en aval de l'évaporateur sera déposé dans le collecteur et y sera stocké. Lors d'une diminution ultérieure de la vitesse de rotation du compresseur on récupère l'agent frigorifique liquéfié du collecteur pour le réintroduire dans l'évaporateur. Pour cela, l'agent frigorifique liquide sera aspiré du collecteur par le compresseur pour être introduit dans le circuit d'agent frigorifique 10.
2860187 io Selon l'état de la technique, il est connu d'améliorer cet effet par un tube en U 30 dont un orifice 32 se trouve au niveau du côté inférieur du collecteur 28 pour permettre d'aspirer ainsi plus d'agent frigorifique liquéfié. Cette situation est représentée dans la vue de détail montrant le collecteur 28 à la figure 2. L'agent frigorifique est fourni au collecteur 28 par le moyen de liaison 34 et sera séparé par exemple grâce à une plaque brise-jet 36. Les composants liquides 38 de l'agent frigorifique se recueillent dans la zone inférieure du collecteur alors que les composants gazeux 40 se trouvent au-dessus du niveau 42 du liquide.
lo Le tube en U 30 installé à l'intérieur du collecteur 28 comporte un premier orifice 44 débouchant dans le volume de gaz 40 du col-lecteur 28. Un autre orifice 32 est prévu avantageusement dans la zone inférieure du tube en U 30 de façon à se trouver dans le liquide.
En cas de diminution de la vitesse de rotation, il faut réali- menter l'évaporateur avec de l'agent frigorifique venant du collecteur. Pour cela, le compresseur 12 aspire de l'agent frigorifique dans le collecteur 28 pour le transférer dans le circuit d'agent frigorifique 10. Pour améliorer cet effet, le côté inférieur du tube en U 30 comporte l'orifice 32 permettant d'aspirer l'agent calorifique liquide.
L'inconvénient de ce montage est que d'une part un orifice 32 trop grand se traduit par une trop forte aspiration de liquide, ce qui peut entraîner des dépôts de liquide dans le compresseur 12. D'autre part, si l'orifice 32 est trop grand, de l'agent frigorifique liquide sera aspiré quel que soit l'état de fonctionnement de l'installation de climatisation sans que cet agent frigorifique ne soit utilisé préalablement dans l'évaporateur 24 pour générer des frigories. Cela se traduit par une perte de rendement frigorifique car cette composante d'agent frigorifique doit tout d'abord être comprimée sans que préalablement cet agent frigorifique n'ait apporté de la puissance frigorifique puisque cet agent frigorifique n'aura pas été va- porisé dans l'évaporateur. Ainsi, le système ne disposera pas de toute la puissance frigorifique possible.
Le circuit d'agent frigorifique selon l'invention d'une instal- lation de climatisation ou du procédé de gestion de l'installation de climatisation selon l'invention remédiant à ces inconvénients de l'état de la technique est présenté schématiquement à la figure 3. La figure 3 montre un exemple de réalisation d'un tel circuit d'agent frigorifique pour un cir- cuit frigorifique à CO2. Le circuit d'agent frigorifique ainsi proposé comprend également un compresseur 12 suivi d'un séparateur d'huile 14, d'un radiateur de gaz 14, d'un échangeur de chaleur interne 18, d'un organe d'expansion commandé 20, d'un évaporateur 24 et d'un collecteur 28; ces différents composants sont reliés les uns aux autres d'une manière connue.
La caractéristique principale de l'invention consiste à utiliser une soupape commandée ou réglable 46 reliée au collecteur 28 par le moyen de liaison 48 pour que le liquide provenant de manière précise du collecteur arrive dans le circuit d'agent frigorifique 10 et puisse être aspiré par le compresseur. Pour cela, la zone inférieure du collecteur 28, remplie par le liquide de l'agent frigorifique, comporte un orifice dans lequel dé-bouche le moyen de liaison 48. La soupape d'évacuation 46 prévue sur le côté inférieur du collecteur permet de régler de manière prédéfinie la quantité d'agent frigorifique liquéfié, aspiré par le compresseur; ainsi, quel que soit l'état de fonctionnement de l'installation de climatisation, en particulier en mode de fonctionnement dynamique, l'évaporateur 24 sera toujours rempli suffisamment.
Pour cela, le tube en U 30 du collecteur 28 comporte uni- quement un orifice 44 arrivant dans la zone de l'agent frigorifique gazeux.
Un orifice supplémentaire 32 pour aspirer de l'agent frigorifique liquéfié par le tube en U 30 n'est pas prévu dans le procédé selon l'invention ou le circuit d'agent frigorifique selon l'invention. L'agent frigorifique liquéfié est fourni par un orifice de la paroi du collecteur dans la zone inférieure char- gée par l'agent frigorifique liquéfié, par l'intermédiaire du moyen de liaison 48 et de la soupape d'évacuation 46 reliés au circuit d'agent frigorifique 10.
De façon avantageuse, après aspiration dans le collecteur et avant son entrée dans le compresseur 12, le liquide traverse un échangeur de chaleur 18 interne permettant de vaporiser par le prélèvement d'une certaine quantité de chaleur de l'agent frigorifique sortant du radiateur à gaz. On diminue ainsi le risque de dépôt de liquide dans le compresseur 12.
Comparé aux systèmes connus selon l'état de la technique qui ne prévoient qu'un orifice 32 (voir figure 2) dans le tube en U du col- lecteur, le circuit frigorifique selon l'invention ou le procédé selon l'invention offrent l'avantage de pouvoir transférer plus rapidement de l'agentfrigorifique liquide du collecteur car la section d'ouverture, c'est-àdire la section disponible pour l'aspiration, peut être dimensionnée d'une taille pratiquement quelconque sans qu'en même temps la perte de puissauce augmente fortement dans le circuit frigorifique. Cela se réalise par une commande appropriée de la soupape d'échappement 46. Dans le cas d'un circuit frigorifique à fonctionnement dynamique comme par exemple dans une installation de climatisation de véhicule automobile, cela garan- tit ainsi toujours un remplissage complet de l'évaporateur, si bien que l'on dispose toujours de la puissance frigorifique maximale possible du circuit d'agent frigorifique.
En outre, le procédé selon l'invention permet de n'aspirer le liquide de l'évaporateur qu'en fonction des besoins. Par une commande appropriée de la soupape d'échappement 46 on évite également d'envoyer de l'agent frigorifique liquéfié au compresseur.
La soupape d'évacuation 46 est de préférence une électrovanne. On peut par exemple utiliser des soupapes de la commande de système ABS (système antiblocage) de véhicules automobiles comme par exemple la soupape AVBOSCH (D 265 250 375) ou la soupape HSVBOSCH (D 265 255 448) ou des soupapes analogues. On peut étalement envisager des soupapes utilisées comme les soupapes de pompes haute pression de systèmes diesel du type BOSCH ZME (unité de dosage) N 0928400XXX .
En variante, il est également possible d'utiliser des soupapes thermostatiques pour la soupape 46 pour réguler la surchauffe de l'évaporateur 24 en commandant de manière définie l'évacuation de l'agent frigorifique liquide du collecteur 28. De telles soupapes thermostatiques utilisent le fait que dans un volume rempli d'un agent frigorifique, de pré- férence identique à celui du circuit frigorifique, il se développe une pression correspondant à la température existante. Une membrane permet d'utiliser la différence entre cette pression et une autre pression pour commander mécaniquement la soupape ou vanne. C'est ainsi que par exemple pour le procédé selon l'invention on peut convertir la différence de température entre la température de sortie T02 de l'évaporateur et la température d'équilibre de phase To2ideal correspondant à la pression de sortie de l'agent frigorifique Poe de l'évaporateur pour la convertir en un mouvement de la membrane. Cela permet de commander directement la vanne d'évacuation et de réguler d'une manière définie la surchauffe dans l'évaporateur.
La régulation de la soupape d'évacuation 46 peut se faire par la régulation de la surchauffe de l'évaporateur 24. La surchauffe de l'évaporateur correspond à la différence de température entre la température de sortie de l'agent frigorifique de l'évaporateur (To2) diminuée de la température d'équilibrage de phase (T02ideal) correspondant à la pression de sortie de l'agent frigorifique Poe sortant de l'évaporateur. Si la surchauffe ainsi définie dépasse une valeur déterminée, par exemple 5 Kelvin, alors un appareil de commande traitant les données de température et de pression correspondantes ouvre la soupape d'échappement 46. La durée d'ouverture ou degré d'ouverture de la soupape 46 peuvent être déterminés par exemple de manière proportionnelle à la déviation entre la sur-chauffe actuelle et une valeur limite prédéfinie ou prédéterminée.
La surchauffe peut se déterminer en pratique par exemple en appliquant les possibilités suivantes: le circuit d'agent frigorifique selon l'invention comporte des capteurs de température et de pression pour déterminer la température et la pression de l'agent frigorifique en amont et en aval de l'évaporateur. Ainsi, un capteur 50 permet de déterminer la température en amont de l'évaporateur; un capteur correspondant 52 permet de détecter la température T02 de l'agent frigorifique en aval de l'évaporateur. Des capteurs de pression correspondants 54, 56 permettent de déterminer le niveau de pression en amont ou en aval de l'évaporateur.
Pour déterminer la surchauffe de l'évaporateur on peut dé- terminer la différence de température de l'agent frigorifique au niveau de l'évaporateur, c'est-à-dire la différence entre la température de sortie T02 et la température d'entrée TOI. En variante, il est également possible de mesurer la pression de sortie P02 de l'agent frigorifique quittant l'évaporateur et de calculer la température d'équilibrage de phase T02ideal correspondante et de déterminer par une mesure directe la température de sortie To2 de l'agent frigorifique quittant l'évaporateur. En variante, on peut également utiliser une autre pression du côté basse pression, c'est-à-dire entre l'organe d'expansion 20 et le compresseur 12 si la différence de pression correspondante entre les composants peut être compensée par les courbes caractéristiques connues, par calcul dans l'appareil de commande.
Les données des capteurs représentés à la figure 3 ainsi que celles d'autres capteurs non explicitées dans cet exemple sont fournies à l'appareil de commande de l'installation de climatisation permettant de déterminer le degré de surchauffe de l'évaporateur et permettent de commander par exemple selon une courbe caractéristique, la soupape d'évacuation 46. Cet appareil de commande peut faire partie par exemple de l'appareil de commande de l'installation de climatisation.
En outre, on peut par exemple prévoir que, pour certains points de fonctionnement donnés de l'installation de climatisation comme par exemple au démarrage de l'installation, on ouvre la soupape plus grand que cela ne serait nécessaire pour la surchauffe proprement dite de l'évaporateur. Cela permet une diminution plus rapide de la pression. Cela est notamment important aux très basses températures et au cas où le circuit d'agent frigorifique fonctionne comme pompe à chaleur.
De plus, la soupape d'évacuation 46 peut être commandée avantageusement pour transférer régulièrement l'agent frigorifique liquide contenant toujours une certaine partie d'huile, du collecteur, pour éviter un enrichissement d'huile dans le collecteur.
Selon une variante de réalisation du circuit d'agent frigorifique selon l'invention, la soupape 46 peut également être intégrée directe-ment dans le collecteur 28 ou être regroupée avec celui-ci pour former un module. Cette variante d'exemple de réalisation supprime toutes les con-duites de liaisons supplémentaires 48 en dehors de celles du collecteur.
Le procédé selon l'invention ou le circuit d'agent frigorifique selon l'invention ne sont pas limités à l'exemple de réalisation représenté aux figures.
Ainsi, le circuit d'agent frigorifique selon l'invention, l'installation de climatisation ou le procédé selon l'invention pour la gestion d'une installation de climatisation, ne sont pas limités à l'utilisation de CO2 comme agent frigorifique et permettent d'envisager d'autres agents frigorifiques comme par exemple R 134a.
Claims (13)
1 ) Installation de climatisation d'un véhicule automobile, notamment installation de climatisation utilisant CO2 pour un véhicule entraîné par un moteur à combustion interne, comprenant un circuit d'agent frigorifique (10) ayant au moins un évaporateur (24), un compresseur (12), un radiateur de gaz ou condensateur (14) et un organe d'expansion (20), caractérisée en ce que le circuit d'agent frigorifique (10) comporte d'autres moyens réglables (46) permettant de remplir l'évaporateur (24) selon des paramètres prédéfinis.
2 ) Installation de climatisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les moyens réglables comprennent une soupape de commande et/ou de régulation (46).
3 ) Installation de climatisation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la soupape (46) est reliée au collecteur (28) du circuit d'agent frigorifique (10) par un moyen de liaison (48).
4 ) Installation de climatisation selon la revendication 2, caractérisée en ce que la soupape (46) et/ou le moyen de liaison (48) sont intégrés dans le col-lecteur (28) du circuit d'agent frigorifique (10).
5 ) Installation de climatisation selon la revendication 3 ou 4, caractérisée par un échangeur de chaleur (18) entre la soupape (46) et le compresseur (12), en particulier un échangeur de chaleur interne au circuit d'agent frigorifi-30 que (10).
6 ) Installation de climatisation selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la soupape (46) est une électrovanne.
7 ) Installation de climatisation selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisée en ce que la soupape (46) est une soupape thermostatique.
8 ) Installation de climatisation selon l'une des revendications 2 à 7, caractérisée en ce que la soupape (46) est réglée et/ou commandée en fonction de la surchauffe de l'évaporateur (24).
9 ) Procédé de gestion d'une installation de climatisation, notamment d'une installation de climatisation à CO2 d'un véhicule entraîné par un moteur à combustion interne, comprenant au moins un évaporateur (24), un compresseur (12), un radiateur de gaz (14) et un organe d'expansion (20) commandé installé dans le circuit d'agent frigorifique (10) de l'installation de climatisation, caractérisé en ce que la charge de l'évaporateur (24) est réglable.
10 ) Procédé de gestion d'une installation de climatisation selon la revendication 9, caractérisé en ce qu' on commande la charge de l'évaporateur (24) par l'évacuation d'agent frigorifique liquide d'un collecteur (28) du circuit d'agent frigorifique (10).
11 ) Procédé de gestion d'une installation de climatisation selon la revendication 9 ou la revendication 10, caractérisé en ce que par un compresseur (12) et une soupape d'évacuation (46) commandée 25 l'agent frigorifique liquide est prélevé par aspiration d'un collecteur (28) du circuit d'agent frigorifique (10), et est fourni à l'évaporateur (24).
12 ) Procédé de gestion d'une installation de climatisation selon la revendication 11, caractérisé en ce qu' on commande et/ou on régule la soupape d'évacuation (46) par une grandeur de réglage faisant intervenir la surchauffe de l'évaporateur (24).
13 ) Procédé de gestion d'une installation de climatisation selon la reven-35 dication 12, caractérisé en ce que l'agent frigorifique liquide traverse un échangeur de chaleur (18), notamment un échangeur de chaleur interne en amont du compresseur (12).
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