FR3116596A1 - Air conditioning circuit for a motor vehicle and associated air conditioning method - Google Patents
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Abstract
Le circuit de climatisation (3) pour refroidir l’habitacle (4) d’un véhicule automobile (1) comprend un fluide frigorigène et un dispositif de compression (5) comportant un éjecteur (11). Le système de climatisation comprend en outre des moyens de transfert de chaleur (10) configurés pour chauffer une première fraction (m1) du fluide frigorigène à partir d’une source chaude (SC) du véhicule, l’éjecteur étant configuré pour comprimer une deuxième fraction (m2) du fluide frigorigène à partir de la première fraction du fluide réchauffé. Référence : figure 1The air conditioning circuit (3) for cooling the passenger compartment (4) of a motor vehicle (1) comprises a refrigerant fluid and a compression device (5) comprising an ejector (11). The air conditioning system further comprises heat transfer means (10) configured to heat a first fraction (m1) of the refrigerant from a hot source (SC) of the vehicle, the ejector being configured to compress a second fraction (m2) of the refrigerant from the first fraction of the reheated fluid. Reference: figure 1
Description
La présente invention concerne les circuits de climatisation pour refroidir l’habitacle d’un véhicule automobile.The present invention relates to air conditioning circuits for cooling the passenger compartment of a motor vehicle.
La présente invention concerne plus particulièrement un circuit de climatisation comprenant un éjecteur, un véhicule comprenant un tel circuit et un procédé de climatisation mettant en œuvre un tel circuit.The present invention relates more particularly to an air conditioning circuit comprising an ejector, a vehicle comprising such a circuit and an air conditioning method implementing such a circuit.
Suites aux nombreuses évolutions réglementaires, la consommation globale d’énergie des véhicules automobiles doit être réduite.Following numerous regulatory changes, the overall energy consumption of motor vehicles must be reduced.
Généralement, un véhicule automobile comprend un circuit de climatisation pour refroidir l’habitacle du véhicule.Generally, a motor vehicle includes an air conditioning circuit to cool the passenger compartment of the vehicle.
Classiquement, le circuit de climatisation comprend un compresseur comprimant un fluide frigorigène relié à un condenseur pour refroidir le fluide comprimé.Conventionally, the air conditioning circuit comprises a compressor compressing a refrigerant fluid connected to a condenser to cool the compressed fluid.
Le condenseur est relié à un détendeur pour détendre le fluide, le fluide froid détendu circulant dans un évaporateur situé dans l’habitacle du véhicule pour refroidir l’air dans l’habitacle.The condenser is connected to an expansion valve to expand the fluid, the expanded cold fluid circulating in an evaporator located in the passenger compartment of the vehicle to cool the air in the passenger compartment.
Le fluide frigorigène réchauffé par des calories prélevées dans l’habitacle est comprimé par le compresseur.The refrigerant heated by calories taken from the passenger compartment is compressed by the compressor.
Cependant, le compresseur consomme de l’énergie pour comprimer le fluide.However, the compressor consumes energy to compress the fluid.
Le document WO2014/076903 divulgue un circuit de réfrigération comprenant un compresseur pour comprimer un fluide frigorigène et un éjecteur pour détendre le fluide frigorigène comprimé.Document WO2014/076903 discloses a refrigeration circuit comprising a compressor for compressing a refrigerant and an ejector for expanding the compressed refrigerant.
Cependant, il est nécessaire d’alimenter le compresseur pour comprimer le fluide frigorigène.However, it is necessary to energize the compressor to compress the refrigerant.
Il est connu d’utiliser des éjecteurs pour comprimer un fluide frigorigène.It is known to use ejectors to compress a refrigerant.
L’éjecteur comprend généralement une première entrée par laquelle s’écoule un premier fluide sous haute pression entraînant et comprimant un deuxième flux à basse pression s’écoulant par une deuxième entrée de l’éjecteur.The ejector generally comprises a first inlet through which flows a first fluid under high pressure driving and compressing a second flow at low pressure flowing through a second inlet of the ejector.
L’éjecteur délivre en sortie les premier et deuxième fluides mélangés et comprimés.The ejector outputs the first and second mixed and compressed fluids.
Cependant, il est nécessaire de pressuriser le premier fluide par exemple par un compresseur.However, it is necessary to pressurize the first fluid, for example by a compressor.
Il est donc proposé de pallier tout ou partie des inconvénients liés à la mise en œuvre du circuit de climatisation en réduisant la consommation énergétique d’un tel circuit.It is therefore proposed to overcome all or part of the drawbacks associated with the implementation of the air conditioning circuit by reducing the energy consumption of such a circuit.
Au vu de ce qui précède, l’invention propose un circuit de climatisation pour refroidir l’habitacle d’un véhicule automobile comprenant un fluide frigorigène et un dispositif de compression comportant un éjecteur.In view of the foregoing, the invention proposes an air conditioning circuit for cooling the passenger compartment of a motor vehicle comprising a refrigerant fluid and a compression device comprising an ejector.
Le système de climatisation comprend en outre des moyens de transfert de chaleur configurés pour chauffer une première fraction du fluide frigorigène à partir d’une source chaude du véhicule, l’éjecteur étant configuré pour comprimer une deuxième fraction du fluide frigorigène à partir de la première fraction du fluide réchauffé.The air conditioning system further comprises heat transfer means configured to heat a first fraction of the refrigerant from a hot source of the vehicle, the ejector being configured to compress a second fraction of the refrigerant from the first fraction of the reheated fluid.
Selon une caractéristique, l’éjecteur comprend une première entrée configurée pour recevoir la première fraction de fluide frigorigène, une deuxième entrée configurée pour recevoir la deuxième fraction de fluide frigorigène et une sortie configurée pour délivrer la première et la deuxième fraction de fluide comprimées et mélangées, le dispositif de compression comprenant en outre un compresseur comportant une entrée reliée à la deuxième entrée de l’éjecteur et une sortie reliée à la sortie de l’éjecteur, le compresseur étant configuré pour délivrer sur sa sortie une troisième fraction du fluide frigorigène.According to one characteristic, the ejector comprises a first inlet configured to receive the first fraction of refrigerant, a second inlet configured to receive the second fraction of refrigerant and an outlet configured to deliver the first and the second fraction of compressed and mixed fluid , the compression device further comprising a compressor comprising an inlet connected to the second inlet of the ejector and an outlet connected to the outlet of the ejector, the compressor being configured to deliver a third fraction of the refrigerant to its outlet.
De préférence, le circuit de climatisation comprend en outre une unité de contrôle configurée pour piloter une pompe et une électrovanne de manière à activer l’éjecteur, et le compresseur en fonction de la température ambiante et de la température de la source chaude.Preferably, the air conditioning circuit further comprises a control unit configured to control a pump and a solenoid valve so as to activate the ejector, and the compressor according to the ambient temperature and the temperature of the hot source.
L’invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant un circuit de refroidissement d’une source chaude et un circuit de climatisation tel que défini précédemment, les moyens de transfert de chaleur étant reliés à la source chaude.The invention also relates to a motor vehicle comprising a circuit for cooling a hot source and an air conditioning circuit as defined above, the heat transfer means being connected to the hot source.
L’invention a également pour objet un procédé de climatisation d’un véhicule automobile.The invention also relates to a method for air conditioning a motor vehicle.
Le procédé comprend le réchauffement d’une première fraction d’un fluide frigorigène à partir d’une source chaude du véhicule, la compression d’une deuxième fraction du fluide frigorigène par un dispositif de compression comprenant un éjecteur alimenté par la première fraction de fluide réchauffé et la délivrance par l’éjecteur des première et deuxième fractions de fluide frigorigène comprimées et mélangées.The method comprises heating a first fraction of a refrigerant fluid from a hot source of the vehicle, compressing a second fraction of the refrigerant fluid by a compression device comprising an ejector fed by the first fluid fraction heated and delivery by the ejector of the first and second fractions of compressed and mixed refrigerant.
De préférence, le dispositif de compression comprend en outre un compresseur, le procédé comprenant la compression d’une troisième fraction du fluide frigorigène par le compresseur, et le mélange des première et deuxième fractions de fluide frigorigène comprimées et mélangées délivrées par l’éjecteur avec la troisième fraction de fluide comprimé.Preferably, the compression device further comprises a compressor, the method comprising the compression of a third fraction of the refrigerant by the compressor, and the mixing of the first and second fractions of compressed and mixed refrigerant delivered by the ejector with the third fraction of compressed fluid.
De préférence, le procédé comprend l’activation d’une pompe et d’une électrovanne de manière à activer l’éjecteur, et du compresseur selon la température ambiante et la température de la source chaude.Preferably, the method comprises activating a pump and a solenoid valve so as to activate the ejector, and the compressor according to the ambient temperature and the temperature of the hot source.
Avantageusement, le procédé comprend l’activation d’une pompe et d’une électrovanne de manière à activer l’éjecteur lorsque la température de la source chaude est supérieure à une première température de seuil et la température ambiante est inférieure à une deuxième température de seuil.Advantageously, the method comprises the activation of a pump and of a solenoid valve so as to activate the ejector when the temperature of the hot source is higher than a first threshold temperature and the ambient temperature is lower than a second temperature of threshold.
Selon une autre caractéristique, le procédé comprend l’activation d’une la pompe et d’une l’électrovanne de manière à activer l’éjecteur, et du compresseur lorsque la température du circuit de refroidissement est supérieure à une première température de seuil et la température ambiante est comprise entre les des première et deuxième températures de seuil.According to another characteristic, the method comprises activating a pump and a solenoid valve so as to activate the ejector, and the compressor when the temperature of the cooling circuit is higher than a first threshold temperature and the ambient temperature is between the first and second threshold temperatures.
Avantageusement, le procédé comprend l’activation du compresseur lorsque la température du circuit de refroidissement est supérieure à la première température de seuil et la température ambiante est supérieure à la troisième température de seuil.Advantageously, the method comprises activating the compressor when the temperature of the cooling circuit is higher than the first threshold temperature and the ambient temperature is higher than the third threshold temperature.
D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels :Other aims, characteristics and advantages of the invention will appear on reading the following description, given solely by way of non-limiting example, and made with reference to the appended drawings in which:
illustre schématiquement un circuit de climatisation selon l’invention, etschematically illustrates an air conditioning circuit according to the invention, and
illustre un exemple de mis en œuvre du circuit de climatisation 3 selon l’invention, etillustrates an example of implementation of the air conditioning circuit 3 according to the invention, and
La
Le circuit de climatisation 1 comprend un dispositif de compression 5 comprimant un fluide frigorigène circulant dans le circuit de climatisation, un condenseur 6 relié à une sortie S5 du dispositif 5 refroidissant le fluide frigorigène comprimé, un détendeur relié au condenseur 6 et détendant le fluide comprimé refroidi, et un évaporateur 8 relié au détendeur 7.The air conditioning circuit 1 comprises a compression device 5 compressing a refrigerant circulating in the air conditioning circuit, a condenser 6 connected to an outlet S5 of the device 5 cooling the compressed refrigerant, an expansion valve connected to the condenser 6 and expanding the compressed fluid cooled, and an evaporator 8 connected to the expansion valve 7.
L’évaporateur 8 transfert des calories prélevées dans l’habitacle 4 au fluide frigorigène détendu pour refroidir l’air dans l’habitacle 4.The evaporator 8 transfers the calories taken from the passenger compartment 4 to the expanded refrigerant to cool the air in the passenger compartment 4.
L’évaporateur 8 est relié à une première entrée E51 du dispositif 5 de sorte que le fluide réchauffé par les calories extraites de l’habitacle 4 soit comprimé par le dispositif 5.The evaporator 8 is connected to a first inlet E51 of the device 5 so that the fluid heated by the calories extracted from the passenger compartment 4 is compressed by the device 5.
Le circuit 1 comprend en outre une pompe 9 et des moyens de transfert de chaleur comprenant par exemple un échangeur de chaleur 10.Circuit 1 further comprises a pump 9 and heat transfer means comprising for example a heat exchanger 10.
Une entrée de la pompe 9 est reliée entre le condenseur 6 et le détendeur 7 de sorte qu’une première fraction m1 du fluide frigorigène soit comprimée par la pompe 9.An inlet of pump 9 is connected between condenser 6 and expander 7 so that a first fraction m1 of the refrigerant is compressed by pump 9.
Une sortie de la pompe 9 est reliée à une première connexion d’un circuit primaire de l’échangeur 10, la deuxième connexion du circuit primaire étant reliée à une deuxième entrée E52 du dispositif 5.An output of pump 9 is connected to a first connection of a primary circuit of exchanger 10, the second connection of the primary circuit being connected to a second input E52 of device 5.
L’échangeur 10 comprend en outre un circuit secondaire relié au circuit de refroidissement 2 de sorte que des calories générées par la source chaude SC transférées au circuit de refroidissement 2 réchauffe la première fraction du fluide frigorigène.The exchanger 10 further comprises a secondary circuit connected to the cooling circuit 2 so that calories generated by the hot source SC transferred to the cooling circuit 2 heats the first fraction of the refrigerant.
Le dispositif de compression 5 comprend un éjecteur 11, un compresseur 12 comprenant une entrée E12 et une sortie S12, et une électrovanne 13.The compression device 5 comprises an ejector 11, a compressor 12 comprising an inlet E12 and an outlet S12, and a solenoid valve 13.
L’éjecteur 11 comprend une première entrée E111 reliée à la deuxième entrée E52 du dispositif 5, une deuxième entrée E112 reliée à l’entrée E12 du compresseur 12 et à la première entrée E51 du dispositif 5, et une sortie S11 reliée à la sortie S12 du compresseur 12 et à la sortie S5 du dispositif 5 par l’intermédiaire de l’électrovanne 13.The ejector 11 comprises a first input E111 connected to the second input E52 of the device 5, a second input E112 connected to the input E12 of the compressor 12 and to the first input E51 of the device 5, and an output S11 connected to the output S12 of compressor 12 and at outlet S5 of device 5 via solenoid valve 13.
L’éjecteur 11 comprime une deuxième fraction m2 du fluide frigorigène à partir de la première fraction m1 du fluide réchauffé et délivre en sortie (sortie S11) la première et la deuxième fractions de fluide m1, m2 comprimées et mélangées.The ejector 11 compresses a second fraction m2 of the refrigerant from the first fraction m1 of the heated fluid and delivers at the outlet (outlet S11) the first and the second fractions of fluid m1, m2 compressed and mixed.
Le compresseur 12 comprime une troisième fraction de fluide m3.The compressor 12 compresses a third fraction of fluid m3.
La quantité globale de fluide frigorigène circulant dans le circuit de climatisation 3 est égale à la somme des première, deuxième et troisième fraction de fluide m1, m2, m3.The overall quantity of refrigerant circulating in the air conditioning circuit 3 is equal to the sum of the first, second and third fractions of fluid m1, m2, m3.
Le circuit de climatisation 3 comprend en outre une unité de contrôle UT pilotant la pompe 9, l’électrovanne 13 et le compresseur 12 en fonction de la température ambiante et de la température de l’eau dans le circuit de refroidissement 2 comme décrit dans ce qui suit.The air conditioning circuit 3 further comprises a control unit UT controlling the pump 9, the solenoid valve 13 and the compressor 12 according to the ambient temperature and the temperature of the water in the cooling circuit 2 as described in this following.
L’unité de contrôle UT active la pompe 9 et l’électrovanne 13 de manière à activer l’éjecteur 11.The control unit UT activates the pump 9 and the solenoid valve 13 so as to activate the ejector 11.
La température ambiante est par exemple relevée par un premier capteur de température CAP1, et la température de l’eau dans le circuit de refroidissement 2 est par exemple relevé par un deuxième capteur de température CAP2.The ambient temperature is for example read by a first temperature sensor CAP1, and the temperature of the water in the cooling circuit 2 is for example read by a second temperature sensor CAP2.
La
Lorsque la température Teau de l’eau dans le circuit de refroidissement 2 relevée par le deuxième capteur CAP2 est inférieure à une température de seuil TSC qui peut-être par exemple de l’ordre de 80°C (étape 20), l’unité de traitement UT active le compresseur 12 (étape 23).When the temperature Teau of the water in the cooling circuit 2 detected by the second sensor CAP2 is lower than a threshold temperature TSC which may for example be of the order of 80° C. (step 20), the unit processing UT activates the compressor 12 (step 23).
Lorsque la température de l’eau dans le circuit de refroidissement 2 relevée par le deuxième capteur CAP2 est supérieure à la température de seuil TSC (étape 20) et la température ambiante Tamb relevée par le premier capteur de température CAP1 est inférieure à une deuxième température de seuil TAMB1 (étape 21) dans une étape 24, l’unité de traitement UT active la pompe 9 et l’électrovanne 13 de manière à activer l’éjecteur 11.When the temperature of the water in the cooling circuit 2 detected by the second sensor CAP2 is higher than the threshold temperature TSC (step 20) and the ambient temperature Tamb detected by the first temperature sensor CAP1 is lower than a second temperature threshold TAMB1 (step 21) in a step 24, the processing unit UT activates the pump 9 and the solenoid valve 13 so as to activate the ejector 11.
La deuxième température de seuil TAMB1 est par exemple égale à 20°C.The second threshold temperature TAMB1 is for example equal to 20°C.
Lorsque la température de l’eau Teau dans le circuit de refroidissement 2 relevée par le deuxième capteur CAP2 est supérieure à la température de seuil TSC (étape 20), et la température ambiante Tamb relevée par le premier capteur de température CAP1 est supérieure à la deuxième température de seuil TAMB1 (étape 21) et est inférieure à une troisième température de seuil TAMB2 (étape 22) supérieure à la deuxième température de seuil TAMB1, dans une étape 25, l’unité de traitement UT active le compresseur 12, et la pompe 9 et l’électrovanne 13 de manière à activer l’éjecteur 11.When the temperature of the water Teau in the cooling circuit 2 detected by the second sensor CAP2 is higher than the threshold temperature TSC (step 20), and the ambient temperature Tamb detected by the first temperature sensor CAP1 is higher than the second threshold temperature TAMB1 (step 21) and is lower than a third threshold temperature TAMB2 (step 22) higher than the second threshold temperature TAMB1, in a step 25, the processing unit UT activates the compressor 12, and the pump 9 and the solenoid valve 13 so as to activate the ejector 11.
La troisième température de seuil TAMB2 est par exemple égale à 35°C.The third threshold temperature TAMB2 is for example equal to 35°C.
Lorsque la température de l’eau Teau dans le circuit de refroidissement 2 relevée par le deuxième capteur CAP2 est supérieure à TSC (étape 20), et la température ambiante Tamb relevée par le premier capteur CAP1 est supérieure à la deuxième température de seuil TAMB1 (étape 21) et est supérieure à la troisième température de seuil TAMB2 (étape 22), l’unité de traitement UT active le compresseur et désactive la pompe 9 et l’électrovanne 13 de manière à désactiver l’éjecteur 11 (étape 26).When the temperature of the water Teau in the cooling circuit 2 measured by the second sensor CAP2 is higher than TSC (step 20), and the ambient temperature Tamb measured by the first sensor CAP1 is higher than the second threshold temperature TAMB1 ( step 21) and is greater than the third threshold temperature TAMB2 (step 22), the processing unit UT activates the compressor and deactivates the pump 9 and the solenoid valve 13 so as to deactivate the ejector 11 (step 26).
L’énergie nécessaire pour chauffer la première fraction m1 du fluide est extraite du circuit de refroidissement de la source chaude, l’énergie du circuit de refroidissement de la source chaude étant généralement dissipée dans l’air.The energy required to heat the first fraction m1 of the fluid is extracted from the hot source cooling circuit, the energy from the hot source cooling circuit being generally dissipated in the air.
L’énergie transférée par le circuit de refroidissement de la source chaude est récupérée et transformée en un travail de compression permettant de diminuer la consommation d’énergie du compresseur 12, ledit compresseur comprimant seulement la troisième fraction de fluide m3, ou d’arrêter le compresseur 12 selon la température de l’eau dans le circuit de refroidissement 2 et la température ambiante 4.The energy transferred by the cooling circuit of the hot source is recovered and transformed into compression work making it possible to reduce the energy consumption of the compressor 12, said compressor compressing only the third fraction of fluid m3, or to stop the compressor 12 depending on the temperature of the water in the cooling circuit 2 and the ambient temperature 4.
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2020
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