Brevet FR2766909A1 — publié le 19990205

Procédé et dispositif pour détecter une pression excessive d'un fluide réfrisérant dans un condenseur d'une boucle de climatisation L'invention concerne un procédé pour détecter une pression excessive d'un fluide réfrigérant dans un condenseur d'une boucle de climatisation d'un circuit lors de décharges du fluide vers le condenseur à partir d'une boucle de réchauffage de ce circuit, un compresseur étant prévu pour faire circuler le fluide. Lorsque la pression du fluide réfrigérant dans le condenseur atteint la pression du fluide au refoulement du compresseur, les décharges ne sont plus efficaces pour abaisser la pression au refoulement du compresseur. Il en résulte que les pressions régnant respectivement à l'aspiration et au refoulement du compresseur augmentent sans qu'il soit possible de les diminuer, ce qui conduit à un phénomène d'emballement, si bien que l'on atteint rapidement les pressions de sécurité de la boucle du circuit. Un tel phénomène peut être constaté notamment dans un circuit d'un dispositif de climatisation de l'habitacle d'un véhicule tel que ceux décrits dans FR-A-2 717 126 et dans FR-A2 731 952, comprenant une première branche contenant un évaporateur suivi dudit compresseur, une seconde branche contenant ledit condenseur et une troisième branche ne contenant pas de condenseur, les seconde et troisième branches étant placées mutuellement en parallèle de façon à former avec la première branche respectivement une boucle de refroidissement et une boucle de réchauffage, des moyens de commutation étant prévus pour envoyer le fluide sortant de a première branche soit dans la seconde branche, soit dans la troisième branche, et le dispositif de climatisation comprenant en outre des moyens pour envoyer dans l'habitacle de l'air ayant subi un échange de chaleur avec l'évaporateur. Lorsque le fluide circule dans la boucle de refroidissement, le circuit fonctionne comme un circuit classique de climatisation. Lorsque le fluide circule dans la boucle de réchauffage, l'évaporateur est utilisé comme échangeur de chaleur pour le chauffage de l'habitacle, le fluide restant normalement à l'état gazeux. Dans un circuit du type précité, on prévoit des moyens de commutation, habituellement une ou plusieurs vannes, pour permettre de décharger du fluide vers le condenseur à partir de la boucle de réchauffage. Ces moyens permettent de passer momentanément de la configuration de la boucle de réchauffage vers la configuration de la boucle de climatisation pour permettre au compresseur de refouler du fluide dans le condenseur et de réduire ainsi la masse de fluide en circulation après le retour à la configuration correspondant à la boucle de réchauffage. Lors de telles décharges, la pression du fluide réfrigérant dans le condenseur peut dépasser des limites de sécurité ou des limites pour un fonctionnement correct dans la boucle. Le but de l'invention est de détecter une pression excessive du fluide réfrigérant dans le condenseur, sans faire appel à des capteurs spéciaux qui alourdiraient le coût du circuit. L'invention part de la découverte que la montée en pression du fluide réfrigérant dans le condenseur peut être détectée à partir d'informations disponibles relatives à la fréquence des décharges et à la pression au refoulement du compresseur. Le procédé de l'invention comprend les opérations suivantes a) on détermine en continu la fréquence des décharges et on évalue si la fréquence mesurée dépasse une fréquence seuil, b) on détermine en continu la pression au refoulement du compresseur et on évalue si la pression mesurée dépasse une pression de régulation (pression de consigne) d'un taux de dépassement donné pendant une période de temps donnée un dépassement de fréquence à l'opération a) ainsi qu'un dépassement de pression à l'opération b) indiquant que la pression du fluide réfrigérant dans le condenseur est excessive. Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémentaires ou alternatives, sont énoncées ci-après: - La fréquence seuil est de 1 Hz environ. - Le taux de dépassement est d'environ 3% et la période de temps est d'au moins 20 secondes. - On détermine la fréquence des décharges à partir d'un module de commande pilotant les décharges. - On détermine la pression au refoulement du compresseur à partir d'un capteur de pression servant à réguler la pression du fluide en mode réchauffage. - Dans le cas d'une pression excessive du fluide réfrigérant dans le condenseur, on ventile le condenseur par un flux d'air forcé pendant une durée suffisante pour abaisser la pression du fluide réfrigérant dans le condenseur. - La durée de la ventilation est fonction de la température de l'air extérieur. - On ventile le condenseur en commandant un groupe motoventilateur associé au condenseur - Le fluide réfrigérant circule dans un circuit d'un dispositif de climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile, ce circuit comprenant une première branche contenant un évaporateur suivi dudit compresseur, une seconde branche contenant ledit condenseur et une troisième branche ne contenant pas de condenseur, les seconde et troisième branches étant placées mutuellement en parallèle de façon à former avec la première branche respectivement une boucle de refroidissement et une boucle de réchauffage, des moyens de commutation étant prévus pour envoyer le fluide sortant de la première branche soit dans la seconde branche, soit dans la troisième branche, et le dispositif comprenant en outre des moyens pour envoyer dans l'habitacle de l'air ayant subi un échange de chaleur avec l'évaporateur, et, lorsqu'on détecte une pression excessive du fluide réfrigérant dans le condenseur, on ventile ce condenseur. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé tel que défini ci-dessus, comprenant des moyens de commande propre à agir sur au moins une vanne de décharge, un capteur de fréquence relié à la vanne de décharge et un capteur de pression relié au refoulement du compresseur. Avantageusement, les moyens de commande comprennent en outre un calculateur associé au capteur de fréquence et au capteur de pression et propre à délivrer un signal de commande en cas de dépassement de la fréquence seuil et de la pression de régulation. Ce calculateur est avantageusement relié à un groupe moto-ventilateur associé au condenseur. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est un schéma d'un circuit de fluide réfrigérant utilisé pour la climatisation et le chauffage de l'habi- tacle d'un véhicule, équipé d'un dispositif selon l'invention; - la figure 2 est un diagramme montrant la variation dans le temps de la pression au refoulement du compresseur et de la fréquence de décharges en cas d'élévation de la pression du condenseur ; et - la figure 3 est un diagramme analogue montrant les variations de la pression au refoulement du compresseur et de la fréquence des décharges lorsque le groupe moto-ventilateur associé au condenseur du circuit est alimenté. Dans le circuit de la figure 1 circule un fluide réfrigérant propre à passer de l'état liquide à l'état gazeux en absorbant de la chaleur, et de l'état gazeux à l'état liquide en cédant de la chaleur, comme c'est le cas de façon habituelle dans les installations de climatisation de véhicules. Les composants du circuit sont également rencontrés de façon habituelle dans ces mêmes installations de climatisation. Les composants du circuit illustré sont répartis dans trois branches 1, 2 et 3 se raccordant entre elles en deux points de jonction A et B. La branche 1 contient un compresseur 4 qui y fait circuler le fluide du point A vers le point B, et un évaporateur 5 placé en amont du compresseur. La branche 2 contient, du point B vers le point A, un condenseur 6, une bouteille 7, un clapet anti-retour 8 et un détendeur 10. Un autre détendeur 14 est placé dans la branche 3. Un capteur de pression 9 détecte la pression du fluide à la sortie du compresseur. Les trois voies d'une vanne à trois voies 17 placée au point B communiquent respectivement avec les branches 1, 2 et 3. Une conduite de dérivation 11, contenant une vanne de décharge 16, relie un point D situé en aval du compresseur sur la branche 1 à un point C situé sur la branche 2 entre la vanne 17 et le condenseur 6, de sorte que la vanne 16 relie ces deux branches en parallèle avec la vanne 17. La vanne 17 est commandée par un module de commande 15 de façon à relier l'extrémité aval de la branche 1, soit à l'extrémité amont de la branche 2, soit à celle de la branche 3. Lors du fonctionnement du dispositif en mode de refroidissement, le fluide refoulé par le compresseur 4 passe par le point B, la vanne 17 et le point C pour atteindre le condenseur 6 où il se condense en cédant de la chaleur à l'air ambiant, puis traverse la bouteille 7 et le clapet antiretour 8 et subit une détente dans le détendeur thermostatique 10. Le fluide s'évapore dans l'évaporateur 5 en refroidissant de l'air destiné à être envoyé dans l'habitacle du véhicule. Le fluide gazeux sortant de l'évaporateur 5 est de nouveau aspiré par le compresseur. Dans le mode de réchauffage, le fluide circule dans la boucle de réchauffage formée par les branches 1 et 3. En sortant du compresseur 4, il passe par le point D et la vanne 17, puis dans le détendeur 14 et atteint, en restant à l'état gazeux, l'évaporateur 5 où il cède de la chaleur à de l'air destiné à être envoyé dans l'habitacle. Le fluide revient ensuite au compresseur. Le module de commande 15 pilote la vanne de décharge 16 pour passer momentanément du mode de réchauffage au mode de refroidissement (climatisation) et permettre ainsi au compresseur 4 de refouler du fluide dans le condenseur 6. Ceci permet de réduire la masse de fluide en circulation après le retour à la configuration correspondant au mode de réchauffage. Comme indiqué précédemment, il peut arriver qu'une pression excessive du fluide réfrigérant se produise dans le condenseur à l'occasion des décharges du fluide vers ce condenseur. Le condenseur 6 est équipé d'un groupe moto-ventilateur 18 constitué d'un moteur 19 propre à entraîner une hélice 20 pour ventiler le condenseur 6 au moyen d'un flux d'air forcé. Le module de commande 15 comprend un capteur de fréquence 21 qui sert à piloter la vanne de décharge 16 selon une loi définie. Le capteur de fréquence 21 est utilisé pour déterminer en continu la fréquence des décharges et fournir ainsi une valeur de fréquence mesurée FM. Le capteur de fréquence est relié à un calculateur 22 qui reçoit un signal représentatif de la fréquence mesurée FM et qui détermine si cette fréquence mesurée dépasse une fréquence seuil FS fixée à l'avance. Par ailleurs, le capteur de pression 9 qui sert notamment à réguler la circulation du fluide dans le mode de refroidissement, permet de déterminer en continu la pression PR au refoulement du compresseur. Le capteur 9 est relié au calculateur 22 et envoi à celui un signal représentatif de la pression PM mesurée au refoulement du compresseur. Le calculateur 21 évalue si la pression mesurée PM dépasse une pression de régulation ou pression de consigne PC d'un taux de dépassement TD donné pendant une période T donnée. Si le calculateur détermine à la fois un dépassement de fréquence et un dépassement de pression, il envoie un signal S au groupe moto-ventilateur 18. Celui-ci est mis en route ce qui permet de ventiler le condenseur 6 et, en conséquence, de diminuer la pression du fluide réfrigérant dans le condenseur. Dans l'exemple, la fréquence seuil FS est de 1 Hz environ, le taux de dépassement TD est de 3% environ et la période de temps T est d'au moins 20 secondes. Le groupe moto-ventilateur 18 assure la ventilation du condenseur pendant une durée suffisante pour ramener la pression dans le condenseur à une valeur appropriée. Cette durée de ventilation est fonction de la température extérieure, détectée par un capteur de température 23. On se réfère maintenant au diagramme de la figure 2 sur laquelle sont représentées en unitaire arbitraire, les variations de la pression de refoulement PR du compresseur (courbe A) par rapport à une pression de consigne PC, encore appelé pression de régulation (droite B). La pression dans le condenseur est représentée par la courbe D tandis que la fréquence de décharges est représentée par la courbe C. Le diagramme montre que la fréquence des décharges (courbe C) augmente pour dépasser une fréquence seuil et que la pression au refoulement du compresseur (courbe A) augmente pour dépasser la pression de consigne, et cela avec un taux de dépassement donné (ici 3%) et pendant une période de temps donnée (ici au moins 20 secondes). Lorsque le calculateur détecte à la fois un dépassement de fréquence et un dépassement de pression, il actionne le groupe moto-ventilateur 18 comme indiqué précédemment. Il en résulte alors, comme le montre la figure 3, que la pression au refoulement du compresseur diminue, de même que la fréquence des décharges. Ainsi, la ventilation du compresseur 6 permet de revenir aux conditions de fonctionnement de sécurité de la boucle. Bien entendu, si la fréquence des décharges augmente à nouveau, de même que la pression au refoulement du compresseur, le module 15 met à nouveau en route le groupe moto-ventilateur 18. L'utilisation du procédé selon l'invention n'est pas limité au circuit de la figure 1. Revendications 1. Procédé pour détecter une pression excessive d'un fluide réfrigérant dans un condenseur (4) d'une boucle de climatisation (1, 2) d'un circuit lors de décharge du fluide vers le condenseur à partir d'une boucle de réchauffage (1, 3) de ce circuit, un compresseur (4) étant prévu pour faire circuler le fluide, caractérisé par les opérations suivantes a) on détermine en continu la fréquence des décharges et on évalue si la fréquence mesurée (FM) dépasse une fréquence seuil (FS), b) on détermine en continu la pression (PR) au refoulement du compresseur (4) et on évalue si la pression mesurée (PM) dépasse une pression de régulation ou de consigne (PC) d'un taux de dépassement (TD) donné pendant une période de temps (T) donnée, un dépassement de fréquence à l'opération a) ainsi qu'un dépassement de pression à l'opération b) indiquant que la pression du fluide réfrigérant dans le condenseur est excessive. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que la fréquence seuil (FS) est de 1 Hz environ. 3. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que le taux de dépassement (TD) est d'environ 3% et la période de temps (T) est d'au moins 20 secondes. 4. Procédé selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que l'on détermine la fréquence des décharges à partie d'un module de commande (15) pilotant les décharges. 5. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'on détermine la pression (PR) au refoulement du compresseur à partir d'un capteur de pression (9) servant à réguler la circulation du fluide en mode réchauffage. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que, dans le cas d'une pression excessive du fluide réfrigérant dans le condenseur (4) on ventile le condenseur par un fluide air forcé pendant une durée suffisante pour abaisser la pression du fluide réfrigérant dans le condenseur. 7. Procédé selon la revendication 6, caractérisé en ce que la durée de ventilation est fonction de la température de l'air extérieur. 8. Procédé selon l'une des revendications 6 et 7, caractérisé en ce que l'on ventile le condenseur en commandant un groupe moto-ventilateur (18) associé au condenseur. 9. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide réfrigérant circule dans un circuit d'un dispositif de climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile, ce circuit comprenant une première branche (1) contenant un évaporateur (5) suivi dudit compresseur (4), une seconde branche (2) contenant ledit condenseur (6) et une troisième branche (3) ne contenant pas de condenseur, les seconde et troisième branches étant placées mutuellement en parallèle de façon à former avec la première branche respectivement une boucle de refroidissement (1, 2) et une boucle de réchauffage (1, 3), des moyens de commutation (12, 13) étant prévus pour envoyer le fluide sortant de la première branche soit dans la seconde branche, soit dans la troisième branche, et le dispositif comprenant en outre des moyens pour envoyer dans l'habitacle de l'air ayant subi un échange de chaleur avec l'évaporateur, et en ce que, lorsqu'on détecte une pression excessive du fluide réfrigérant dans le condenseur (4), on ventile le condenseur. 10. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens de commande (15) propres à agir sur au moins une vanne de décharge (16), un capteur de fréquence (21) donnant les fréquences de décharges et un capteur de pression (9) relié au refoulement du compresseur (4). 11. Dispositif selon la revendication 11, caractérisé en ce que les moyens de commande (15) comprennent en outre un calculateur (22) relié au capteur de fréquence (21) et au capteur de pression (9) et propre à délivré un signal de commande S en cas de dépassement de la fréquence seuil FS et de la pression de consigne PS. 12. Dispositif selon la revendication 10, caractérisé en ce que le calculateur (22) est relié à un groupe moto-ventilateur (18) associé au condenseur (4).