Brevet FR2765922A1 — publié le 19990115

À Procédé et dispositif pour détecter la présence de liquide à l'aspiration d'un compresseur de fluide réfrigérant L'invention concerne un procédé pour détecter la présence de liquide dans un compresseur utilisé pour faire circuler un fluide qui peut se présenter à l'état liquide et à l'état gazeux. Dans certaines circonstances, des gouttelettes de liquide peuvent être présentes à l'aspiration d'un compresseur ainsi qu'un compresseur, utilisé notamment pour faire circuler un fluide réfrigérant dans un circuit d'un dispositif de climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile. Ces gouttelettes provoquent un dysfonctionnement du compresseur ainsi qu'une usure prématurée des composants du circuit et dégradent les performances thermiques. Un tel phénomène peut être constaté notamment dans un circuit tel que ceux décrits dans FR-A-2 717 126 et dans FR-A- 2 731 952, comprenant une première branche contenant un évaporateur suivi dudit compresseur, une seconde branche contenant un 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 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 réchauffage, l'évaporateur est utilisé comme échangeur de chaleur pour le chauffage de l'habitacle. Dans cette boucle, le fluide reste normalement à l'état gazeux, mais des gouttelettes de liquide peuvent se former par condensation dans l'évaporateur, notamment à basse température. Le but de l'invention est de détecter la présence de liquide à l'aspiration du compresseur, sans faire appel à des capteurs spéciaux qui alourdiraient le coût du circuit. L'invention part de la découverte que cette présence de liquide provoque des oscillations de la pression de refoule- ment du compresseur, ces oscillations pouvant être distin- guées par leur amplitude et leur fréquence des variations dues à d'autres causes. Dans le procédé selon l'invention, on détermine en continu la pression du fluide à la sortie du compresseur et on évalue l'amplitude des oscillations de cette pression, une amplitude supérieure à un seuil prédéterminé indiquant la présence de liquide. Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémen- taires ou alternatives, sont énoncées ci-après: - Ledit seuil est d'environ 1 bar de crête à crête. - On filtre un signal électrique représentant ladite pression et on évalue l'amplitude du signal filtré de manière à ne tenir compte que des oscillations dont la fréquence est comprise dans un domaine prédéterminé. - Ledit domaine est compris entre 0,1 et 1 Hz environ. - On compte les oscillations dont l'amplitude est supérieure audit seuil, la présence de liquide étant indiquée par un nombre d'oscillations prédéterminé atteint pendant une période prédéterminée. - Ledit nombre et ladite période sont respectivement de 5 et 1 minute environ. - On interrompt la mesure ou le traitement de la pression pendant une durée prédéterminée après toute action de nature à provoquer des perturbations de la pression du fluide. - Le fluide est un fluide réfrigérant circulant 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 un 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 constate la présence de liquide à l'aspiration du compresseur pendant la circulation du fluide dans la boucle de réchauffage, on transfère une quantité de fluide de celle- ci dans la seconde branche. - On transfère une quantité de fluide de la boucle de réchauffage dans la seconde branche en ouvrant pendant une durée déterminée une vanne de décharge reliant celles-ci entre elles. - La vanne de décharge autorise un débit de fluide plus petit à pression égale que le débit circulant normalement dans la boucle de réchauffage. L'invention a également pour objet un dispositif pour la mise en oeuvre du procédé tel que défini ci-dessus, comprenant un capteur de pression placé à la sortie du compresseur et des moyens propres à traiter un signal produit par le capteur de manière à détecter la présence de liquide dans le compresseur par comparaison de l'amplitude des oscillations dudit signal à un seuil prédéterminé. Dans le cas d'un circuit de fluide réfrigérant comportant une boucle de réchauffage, le dispositif comprend en outre avantageusement des moyens commandés à partir des moyens de traitement, notamment une vanne de décharge, pour transférer une quantité de fluide de la boucle de réchauffage dans la seconde branche. 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 réfrigé- rant utilisé pour la climatisation et le chauffage de l'habi- tacle d'un véhicule, équipé d'un dispositif selon l'inven- tion; et - les figures 2 et 3 sont des diagrammes montrant la varia- tion dans le temps du signal fourni par le capteur de pression, avant et après filtrage. Dans le circuit de la figure 1 circule un fluide 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 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 refroidisse- ment, le fluide refoulé par le compresseur 4 passe par le point B, la vanne 17 et le point C pour atteindre le conden- seur 6 o il se condense en cédant de la chaleur à l'air ambiant, puis traverse la bouteille 7 et le clapet anti- retour 8 et subit une détente dans le détendeur thermos- tatique 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 o il cède de la chaleur à de l'air destiné à être envoyé dans l'habitacle. Le fluide revient ensuite au compresseur. Selon l'invention, le capteur de pression 9, qui est relié au module de commande 15 et sert par ailleurs à réguler la circulation du fluide dans le mode de refroidissement, est utilisé pour détecter la présence de liquide en mode de réchauffage, cette présence pouvant être due à une condensa- tion dans l'évaporateur 5. La courbe de la figure 2 montre un exemple de variation dans le temps de la pression mesurée par le capteur 9 à la sortie du compresseur, à partir du démarrage à froid du moteur thermique du véhicule, le fluide circulant dans la boucle de réchauffage pour assurer un chauffage additionnel. Après une phase initiale de montée relativement régulière, apparaissent des oscillations dues à la formation de gouttelettes de liquide par condensation dans l'évaporateur 5. Le signal fourni par le capteur 9 est filtré dans le module de commande , dans la bande passante de 0,1 à 1 Hz, et le signal filtré ainsi obtenu est représenté sur la figure 3. Selon l'invention également, le signal de la figure 3 est utilisé pour ouvrir momentanément la vanne de décharge 16, qui est normalement fermée dans le mode de réchauffage. A titre d'exemple, on compte les oscillations dont l'amplitude de crête à crête dépasse 1 bar, et on déclenche une impulsion d'ouverture de la vanne de 30 à 300 ms lorsque le nombre d'oscillations atteint au moins 3 pendant une durée de 1 minute. Avantageusement, il n'est pas tenu compte des variations de pression intervenant pendant une durée prédé- terminée après une action de nature à provoquer de telles variations indépendamment de la présence de liquide, par exemple le démarrage du compresseur ou une modification de la configuration du circuit. Avantageusement, le débit autorisé par la vanne de décharge 16 est petit par rapport à celui autorisé par la vanne 17 vers la branche 3, de manière que le fonctionnement de la boucle de réchauffage ne soit pas perturbé par la décharge de fluide. Il est cependant possible, en variante, de supprimer la conduite de dérivation 11 et la vanne de décharge 16 et d'utiliser la vanne 17 pour la décharge de fluide. L'utilisation du procédé selon l'invention n'est pas limité au circuit de la figure 1. Le procédé peut être utilisé pour déclencher, en réponse à la détection de la présence de liquide, toute action propre à résorber ce liquide, notamment par la diminution de la quantité de fluide circulant dans le compresseur ou sa pression, et plus particulièrement une diminution de la vitesse ou de la cylindrée du compresseur. Revendications 1. Procédé pour détecter la présence de liquide à l'aspira- tion d'un compresseur (4) utilisé pour faire circuler un fluide qui peut se présenter à l'état liquide et à l'état gazeux, procédé dans lequel on détermine en continu la pression du fluide à la sortie du compresseur et on évalue l'amplitude des oscillations de cette pression, une amplitude supérieure à un seuil prédéterminé indiquant la présence de liquide. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit seuil est d'environ 1 bar de crête à crête. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, caracté- risé en ce qu'on filtre un signal électrique représentant ladite pression et qu'on évalue l'amplitude du signal filtré de manière à ne tenir compte que des oscillations dont la fréquence est comprise dans un domaine prédéterminé. 4. Procédé selon la revendication 3, caractérisé en ce que ledit domaine est compris entre 0,1 et 1 Hz environ. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on compte les oscillations dont l'ampli- tude est supérieure audit seuil, la présence de liquide étant indiquée par un nombre d'oscillations prédéterminé atteint pendant une période prédéterminée. 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que ledit nombre et ladite période sont respectivement de 5 et 1 minute environ. 7. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on interrompt la mesure ou le traitement de la pression pendant une durée prédéterminée après toute action de nature à provoquer des perturbations de la pression du fluide. 8. Procédé selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le fluide est un fluide réfrigérant circulant 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 un 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 constate la présence de liquide à l'aspiration du compresseur pendant la circulation du fluide dans la boucle de réchauffage, on transfère une quantité de fluide de celle-ci dans la seconde branche. 9. Procédé selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'on transfère une quantité de fluide de la boucle de réchauffage dans la seconde branche en ouvrant pendant une durée déterminée une vanne de décharge (16) reliant celles-ci entre elles. 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que la vanne de décharge autorise un débit de fluide plus petit à pression égale que le débit circulant normalement dans la boucle de réchauffage. 11. Dispositif pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications précédentes, comprenant un capteur de pression (9) placé à la sortie du compresseur (4) et des moyens (15) propres à traiter un signal produit par le capteur de manière à détecter la présence de liquide dans le compresseur par comparaison de l'amplitude des oscillations dudit signal à un seuil prédéterminé. 12. Dispositif selon la revendication 11 pour la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 8 à 10, caractérisé en ce qu'il comprend en outre des moyens comman- dés à partir des moyens de traitement, notamment une vanne de5 décharge (16), pour transférer une quantité de fluide de la boucle de réchauffage dans la seconde branche.