Brevet FR2772310A1 — publié le 19990618

Procédé et disDositif de diagnostic d'une boucle de climati- sation de véhicule automobile L'invention concerne un procédé et un dispositif de diagnos- tic d'une boucle de climatisation d'un habitacle de véhicule automobile. Une telle boucle comprend, de manière classique, un compres- seur, un condenseur, une bouteille déshydratante, un déten- deur et un évaporateur parcourus, dans cet ordre, par un fluide réfrigérant. L'évaporateur est en outre propre à être traversé par un flux d'air à envoyer dans l'habitacle. Il est nécessaire de contrôler, notamment à l'occasion de révisions périodiques, l'état du fonctionnement de la boucle de climatisation du véhicule automobile. Il existe en effet différentes causes susceptibles de provoquer des troubles de fonctionnement de la boucle, et il est donc indispensable de pouvoir les identifier afin d'y remédier. On connaît notamment un dispositif de diagnostic qui mesure la pression du fluide réfrigérant à la sortie du compresseur (côté haute pression) et la température ambiante dans l'habitacle, dans des conditions reproductibles. Toutefois, ce dispositif connu ne peut établir qu'un diagnos- tic sommaire sans identifier complètement la nature et l'origine du dysfonctionnement constaté. L'invention a notamment pour but de surmonter cet inconvé- nient. Elle propose à cet effet un procédé de diagnostic du type défini en introduction, lequel comprend les opérations suivantes: al) détermination d'une valeur de sous-refroidissement (SR) à partir de paramètres de la boucle; a2) détermination d'une valeur de surchauffe (SC) à partir de paramètres de la boucle; bl) comparaison de la valeur de sous-refroidissement (SR) de l'opération al) avec des valeurs minimale et maximale (SR min; SR max); b2) comparaison de la valeur de surchauffe (SC) de l'opéra- tion a2) avec des valeurs minimale et maximale (SC min; SC max); et c) traitement des résultats des comparaisons des opérations bl) et b2) pour donner des informations sur l'état de fonctionnement de la boucle. Ainsi, le diagnostic du fonctionnement de la boucle de climatisation est établi à partir d'une valeur de sous- refroidissement et d'une valeur de surchauffe, lesquelles sont déterminées à partir de paramètres de la boucle. Ces valeurs de sous- refroidissement et de surchauffe sont comparées, à chaque fois, avec des valeurs minimale et maximale pour donner des informations sur l'état de fonction- nement de la boucle. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le procédé comprend en outre les opérations suivantes: a3) détermination d'une valeur de température (TA) du flux d'air issu de l'évaporateur, dans des conditions de fonction- nement données; b3) comparaison de la valeur de température (TA) de l'opéra- tion a3) avec des valeurs minimale et maximale (TA min; TA max); et l'opération c) comprend un traitement des résultats de la comparaison de l'opération b3). Ainsi, le procédé implique également une mesure de la température du flux d'air issu de l'évaporateur, c'est-à-dire du flux d'air réfrigéré admis dans l'habitacle. Le flux d'air dont la température est mesurée peut provenir directement ou indirectement de l'évaporateur. En effet, la mesure de température peut être réalisée soit directement à la sortie de l'évaporateur, soit de préférence à la sortie d'un aérateur débouchant dans l'habitacle. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'opération al) comprend la mesure d'une valeur de haute pression (HP) à la sortie du condenseur et la mesure d'une valeur de tempéra- ture (TD) à l'entrée du détendeur. Avantageusement, l'opération al) comprend le calcul de la valeur de sousrefroidissement (SR) par différence entre la valeur de température (TD) à l'entrée du détendeur et la valeur théorique de la température de saturation (TS-HP) correspondant à la valeur de haute pression (HP) mesurée. Selon encore une autre caractéristique de l'invention, l'opération a2) comprend la mesure d'une valeur de basse pression (BP) à la sortie du détendeur et la mesure d'une valeur de température (TC) à l'entrée aspiration du compres- seur. Avantageusement, l'opération a2) comprend le calcul de la valeur de surchauffe (SC) par différence entre la valeur de température (TC) à l'entrée aspiration du compresseur et la valeur théorique de la température de saturation (TS-BP) correspondant à la valeur de basse pression (BP) mesurée. Avantageusement, l'opération c) donne l'une des informations suivantes: - fonctionnement correct de la boucle si la valeur de sous- refroidissement (SR) est comprise entre des valeurs minimale et maximale (SR min; SR max) et si la valeur de surchauffe (SC) est comprise entre des valeurs minimale et maximale (SC min; SC max); - manque de fluide réfrigérant si la valeur de sous refroi- dissement (SR) est faible ou nulle (SR s SR min) et/ou si la valeur de surchauffe (SC) est élevée (SC SC max); - excès de fluide réfrigérant si la valeur de surchauffe (SC) est faible ou nulle (SC s SC min) et/ou si la valeur de sous- refroidissement (SR) est élevée (SR ? SR max); - colmatage de la bouteille déshydratante si la valeur de surchauffe (SC) est correcte (SC min s SC s SC max) et si la valeur de sous-refroidissement (SR) est élevée (SR > SR max). Selon une autre caractéristique de l'invention, les valeurs minimale et maximale de la valeur de sous-refroidissement (SR) sont respectivement de 2 et 8 C; et les valeurs minimale et maximale de la valeur de surchauffe (SC) sont respective- ment de 2 et 8 C. Dans le cas o le procédé comporte la mesure de la tempéra- ture du flux d'air (TA), l'opération c) donne en outre l'une des informations suivantes sur le niveau de performances de la boucle: fonctionnement correct si la température du flux d'air (TA) est comprise entre des valeurs minimale et maximale (TA min; TA max); et dysfonctionnement si la température du flux d'air (TA) est en dessous de la valeur minimale (TA min) ou au-dessus de la valeur maximale (TA max). Avantageusement, les valeurs minimale et maximale de la température (TA) du flux d'air sont respectivement de 2 et OC. Le procédé de l'invention peut comprendre en outre une opération de sélection du type de fluide réfrigérant circu- lant dans la boucle de climatisation. Selon un autre aspect, l'invention concerne un dispositif de diagnostic applicable à la mise en oeuvre du procédé ci- dessus, lequel comprend: - des moyens de détermination d'une valeur de sous-refroidis- sement (SR) à partir de paramètres de la boucle; - des moyens de détermination d'une valeur de surchauffe (SC) à partir de paramètres de la boucle; - des moyens de comparaison de la valeur de sous-refroidisse- ment (SR) avec des valeurs minimale et maximale (SR min; SR max); - des moyens de comparaison de la valeur de surchauffe (SC) avec des valeurs minimale et maximale (SC min; SC max); et - des moyens de traitement des résultats fournis par les moyens de comparaison pour donner des informations sur l'état de fonctionnement de la boucle. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le dispositif comprend en outre des moyens de détermination d'une valeur de température (TA) du flux d'air issu de l'évaporateur dans des conditions de fonctionnement données et des moyens de comparaison de la valeur de température (TA) avec des valeurs minimale et maximale (TA min; TA max); et les moyens de traitement sont propres à traiter en outre les résultats des moyens de comparaison. Dans une forme de réalisation préférée de l'invention, le dispositif comprend des moyens indicateurs propres à donner l'une des informations suivantes: - fonctionnement correct de la boucle; - manque de fluide réfrigérant; - excès de fluide réfrigérant; - colmatage de la bouteille déshydratante; - dysfonctionnement. Dans la description qui suit, faite seulement à titre d'exemple, on se réfère aux dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente schématiquement un dispositif de diagnostic selon l'invention relié à une boucle de climati- sation de véhicule automobile; - la figure 2 représente un boîtier d'un dispositif selon une forme de réalisation de l'invention avec des moyens indica- teurs; et - les figures 3 et 4 représentent deux boîtiers correspondant à deux autres formes de réalisation de l'invention. On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui montre une boucle de climatisation 10 faisant partie d'une installation de véhicule automobile. La boucle 10 comprend un compresseur 12, un condenseur 14, une bouteille déshydratante 16, un déten- deur 18 et un évaporateur 20 parcourus, dans cet ordre, par un fluide réfrigérant. L'évaporateur 20 est logé dans un boîtier 22 qui contient également un radiateur de chauffage 24 en sorte qu'un flux d'air (flèche F) puisse traverser successivement l'évapora- teur 20 et le radiateur de chauffage 24 pour être envoyé dans l'habitacle du véhicule par des aérateurs 26. Dans une boucle de climatisation de ce type, le fluide réfrigérant gazeux est comprimé par le compresseur 12 et envoyé vers le condenseur 14 o il est transformé en phase liquide. Le fluide réfrigérant liquide passe ensuite à travers la bouteille déshydratante 16 dans laquelle il est filtré et déshydraté. Ensuite, le fluide réfrigérant liquide est détendu dans le détendeur 18 et envoyé vers l'évaporateur dans lequel il se transforme en phase gazeuse en refroi- dissant le flux d'air F. Pour assurer le diagnostic du fonctionnement de la boucle 10, l'invention prévoit un dispositif de diagnostic 30 comportant une unité de calcul 32 propre à être raccordée à différents capteurs pour mesurer différents paramètres. Ces capteurs comprennent un capteur 34 pour mesurer une valeur de haute pression HP à la sortie du condenseur 14, un capteur 36 pour mesurer une valeur de température TD à l'entrée du détendeur 18, un capteur 38 pour mesurer une valeur de basse pression BP en sortie du détendeur 18 et un capteur 40 pour mesurer une valeur de température TC à l'entrée aspiration du compresseur 12. En outre, un capteur 42 est prévu pour mesurer une valeur de température TA du flux d'air refroidi sortant par les aérateurs 26, la mesure étant effectuée dans des conditions contrôlées. Les capteurs 34, 36, 38, 40 et 42 précités sont reliés respectivement à l'unité 32 par des lignes 44, 46, 48, 50 et 52. Les lignes 44 et 46 sont reliées à des moyens 54 pour déterminer une valeur de sousrefroidissement SR. Ces moyens de détermination incluent une table de correspondance comportant une loi de variation de la température de satura- tion TS du fluide réfrigérant en fonction de la haute pression. Les moyens 54 calculent la valeur de sous-refroidissement SR sous la forme d'une différence de température telle que: AT = TD - TS-HP, o TS-HP correspond à la valeur théorique de la température de saturation pour la valeur de haute pression mesurée HP. Les lignes 48 et 50 sont reliées à des moyens 56 pour déterminer une valeur de surchauffe SC représentative du fonctionnement de la boucle. Les moyens 56 comprennent une table de correspondance comprenant une loi de variation de la température de saturation en fonction de la basse pression. Les moyens 56 calculent ainsi la valeur SC comme étant une différence de température AT = TC - TS-BP, o TS-BP corres- pond à la valeur théorique de la température de saturation pour la basse pression (BP) mesurée. Par ailleurs, la ligne 52 est reliée à des moyens 58 de détermination de la température TA du flux d'air à la sortie des aérateurs. Les moyens de détermination 54, 56 et 58 précités sont reliés à des moyens de comparaison 60 (comparateur) qui traitent les informations issues des moyens 54, 56 et 58. Les moyens de comparaison 60 comparent la valeur SR à des valeurs minimale et maximale correspondantes, respectivement SR min et SR max. Ces deux valeurs sont, dans l'exemple, respectivement de 2 et 8 C. Les moyens de comparaison 60 comparent également la valeur SC à des valeurs minimale et maximale, respectivement SC min et SC max. Dans l'exemple, ces deux valeurs sont respectivement de 2 et 8 C. En outre, les moyens de comparaison 60 comparent la valeur TA mesurée avec des valeurs minimale et maximale, respectivement TA min et TA max. Dans l'exemple, ces deux valeurs sont respectivement de 2 et 10 C. Les moyens de comparaison 60 sont reliés à des moyens de traitement 62 qui traitent les informations en fonction d'algorithmes prédéfinis et permettent ensuite d'afficher les résultats sur des moyens indicateurs 64. Pour cela, le dispositif 30 comporte de préférence un micro- processeur intégrant les algorithmes de calcul de la sur- chauffe et du sous-refroidissement, ainsi qu'une interpréta- tion des grandeurs thermodynamiques mesurées. Les moyens de traitement 62 permettent de donner l'une des informations suivantes de diagnostic: - fonctionnement correct de la boucle si SR est comprise entre SR min et SR max et si SC est comprise entre SC min et SC max; - manque de fluide réfrigérant si SR est faible ou nulle (SR s SR min) et/ou si SC est élevée (SC > SC max): - excès de fluide réfrigérant si SC est faible ou nulle (SC s SC min) et/ou si SR est élevée (SR a SR max); - colmatage de la bouteille déshydratante si SC est correcte (SC min s SC 5 SC max) et si SR est élevée (SR > SR max). En outre, l'unité de traitement 62 peut donner l'une des informations suivantes sur le niveau de performances de la boucle: - fonctionnement correct si TA est comprise entre TA min et TA max; et - dysfonctionnement si TA s TA min ou > TA max. Le diagnostic s'effectue dans des conditions déterminées, donc reproductibles. Ces conditions sont par exemple les suivantes: - moteur du véhicule en marche à 1500 tours/minute; - vitesse du pulseur en régime maximal (position "maxi"); - boîtier d'entrée d'air en position "air extérieur"; - climatisation à la température la plus basse (position "froid maxi"); - aérateurs fermés sauf celui o est captée la température "TA" du flux d'air; - portières et vitres du véhicule fermées. On se réfère à la figure 2 qui montre un boîtier du disposi- tif, qui peut être raccordé à l'installation du véhicule par les lignes 44, 46, 48, 50 et 52 décrites précédemment. Le boîtier comprend un bouton 66 de marche/arrêt (M/A) et cinq témoins lumineux: témoin 68 "OK" de fonctionnement correct, témoin 70 "manque de fluide", témoin 72 "excès de fluide", témoin 74 "problème" (dysfonctionnement) et témoin 76 "changement de filtre" (colmatage de la bouteille). Ces témoins sont avantageusement des diodes électroluminescentes. Dans la forme de réalisation de la figure 3, le boîtier comprend en outre deux boutons 78 et 80 permettant de sélectionner le type de fluide réfrigérant utilisé dans la boucle de climatisation soumis au diagnostic. Dans cet exemple, il est possible de sélectionner l'un ou l'autre des fluides réfrigérants suivants: "CFC" (chlorofluorocarbone) et "HFC" (hydrofluorocarbone). Dans la forme de réalisation de la figure 4, le boîtier comprend un curseur 82 permettant de sélectionner le type de fluide réfrigérant parmi trois types: "CFC", "HFC" et un troisième non identifié. Le dispositif comporte des connexions appropriées pour être raccordé à la boucle. Il permet d'établir un diagnostic l1 complet du fonctionnement de la boucle en vue de remédier à un éventuel dysfonctionnement. Bien entendu, l'invention n'est pas limitée aux formes de réalisation décrites précédemment à titre d'exemple et s'étend à d'autres variantes. Revendications 1. Procédé de diagnostic d'une boucle de climatisation d'un habitacle de véhicule automobile, la dite boucle (10) comprenant un compresseur (12), un condenseur (14), une bouteille déshydrante (16), un détendeur (18) et un évapora- teur (20) parcourus dans cet ordre par un fluide réfrigérant, l'évaporateur (20) étant propre à être traversé par un flux d'air (F) à envoyer dans l'habitacle, caractérisé en ce qu'il comprend les opération suivantes: al) détermination d'une valeur de sous-refroidissement (SR) à partir de paramètres de la boucle; a2) détermination d'une valeur de surchauffe (SC) à partir de paramètres de la boucle; bl) comparaison de la valeur de sous-refroidissement (SR) de l'opération al) avec des valeurs minimale et maximale (SR min; SR max); b2) comparaison de la valeur de surchauffe (SC) de l'opéra- tion a2) avec des valeurs minimale et maximale (SC min; SC max); et c) traitement des résultats des comparaisons des opérations bl) et b2) pour donner des informations sur l'état de fonctionnement de la boucle. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comprend en outre les opérations suivantes: a3) détermination d'une valeur de température (TA) du flux d'air issu de l'évaporateur (20), dans des conditions de fonctionnement données; b3) comparaison de de la valeur de température (TA) de l'opération a3) avec des valeurs minimale et maximale (TA min; TA max); et en ce que l'opération c) comprend un traitement des résultats de la comparaison de l'opération b3) 3. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on mesure la température (TA) du flux d'air directement à la sortie de l'évaporateur (20). 4. Procédé selon la revendication 2, caractérisé en ce que l'on mesure la température (TA) du flux d'air directement à la sortie d'un aérateur (26). 5. Procédé l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'opération al) comprend la mesure d'une valeur de haute pression (HP) à la sortie du condenseur (14) et la mesure d'une valeur de température (TD) à l'entrée du détendeur (18). 6. Procédé selon la revendication 5, caractérisé en ce que l'opération al) comprend le calcul de la valeur de sous refroidissement (SR) par différence entre la valeur de température (TD) à l'entrée du détendeur et la valeur théori- que de la température de saturation (TS-HP) correspondant à la valeur de haute pression (HP) mesurée. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 6, caracté- risé en ce que l'opération a2) comprend la mesure d'une valeur de basse pression (BP) à la sortie du détendeur (18) et la mesure d'une valeur de température (TC) à l'entrée aspiration du compresseur (12). 8. Procédé selon la revendication 7, caractérisé en ce que l'opération a2) comprend le calcul de la valeur de surchauffe (SC) par différence entre la valeur de température (TC) à l'entrée aspiration du compresseur (12) et la valeur théori- que de la température de saturation (TS-BP) correspondant à la valeur de basse pression (BP) mesurée 9. Procédé selon l'une des revendications 1 à 8, caracté- risé en ce que l'opération c) donne l'une des informations suivantes: fonctionnement correct de la boucle si la valeur de sous refroidissement (SR) est comprise entre des valeurs minimale et maximale (SR min; SR max) et si la valeur de surchauffe (SC) est comprise entre des valeurs minimale et maximale (SC min; SC max); - manque de fluide réfrigérant si la valeur de sous refroi- dissement (SR) est faible ou nulle (SR s SR min) et/ou si la valeur de surchauffe (SC) est élevée (SC > SC max); - excès de fluide réfrigérant si la valeur de surchauffe (SC) est faible ou nulle (SC 5 SC min) et/ou si la valeur de sous- refroidissement (SR) est élevée (SR > SR max); - colmatage de la bouteille déshydrante (16) si la valeur de surchauffe (SC) est correcte (SC min s SC s SC max) et si la valeur de sous refroidissement (SR) est élevée (SR k SR max). 10. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les valeurs minimale et maximale (SR min; SR max) de la valeur de sous refroidissement (SR) sont respectivement de 2 et 8 C. 11. Procédé selon la revendication 9, caractérisé en ce que les valeurs minimale et maximale (SC min; SC max) de la valeur de surchauffe (SC) sont respectivement de 2 et 8 OC. 12. Procédé selon l'une des revendications 2 à 11, caracté- risé en ce que l'opération c) donne en outre l'une des informations suivantes sur le niveau de performances de la boucle: - fonctionnement correct si la température du flux d'air (TA) est comprise entre des valeurs minimale et maximale (TA min; TA max); - dysfonctionnement si la temperature du flux d'air (TA) est en dessous de la valeur minimale (TA min) ou au dessus de la valeur maximale (TA max). 13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que les valeurs minimale et maximale (TA min; TA max) de la température (TA) du flux d'air sont respectivement de 2 et 10 OC. 14. Procédé selon l'une des revendications 1 à 13, caracté- risé en ce qu'il comprend en outre une opération de sélection du type de fluide réfrigérant circulant dans la boucle de climatisation. 15. Dispositif de diagnostic applicable à la mise en oeuvre du procédé selon l'une des revendications 1 à 14, caractérisé en ce qu'il comprend: - des moyens (54) de détermination d'une valeur de sous- refroidissement (SR) à partir de paramètres (HP, TD) de la boucle; - des moyens (56) de détermination d'une valeur de surchauffe (SC) à partir de paramètres (BP, TC) de la boucle; - des moyens (60) de comparaison de la valeur de sous- refroidissement (SR) avec des valeurs minimale et maximale (SR min; SR max); - des moyens (60) de comparaison de la valeur de surchauffe (SC) avec des valeurs minimale et maximale (SC min; SC max); - des moyens (62) de traitement des résultats fournis par les moyens de comparaison pour donner des informations sur l'état de fonctionnement de la boucle. 16. Dispositif selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'il comprend en outre: - des moyens (58) de détermination d'une valeur de tempéra- ture (TA) du flux d'air (F) issu de l'évaporateur (20) dans des conditions de fonctionnement données; et - des moyens (60) de comparaison de la valeur de température (TA) avec des valeurs minimale et maximale (TA min; TA max); et en ce que les moyens de traitement sont propres à traiter en outre les résultats des moyens de comparaison. 17. Dispositif selon l'une des revendications 15 et 16, caractérisé en ce qu'il comprend des moyens indicateurs (64) propres à donner l'une des informations suivantes: - fonctionnement correct de la boucle; - manque de fluide réfrigérant; - excès de fluide réfrigérant; colmatage de la bouteille déshydrante; - dysfonctionnement.