Brevet FR2802473A1 — publié le 20010622

A Procédé pour contrôler la charge de fluide réfrigérant d'une boucle de climatisation de véhicule L'invention concerne la climatisation de l'habitacle des véhicules automobiles. On fait appel communément pour cette fonction à une boucle de fluide réfrigérant comprenant un compresseur, un condenseur, un détendeur et un évaporateur, ce dernier étant en contact avec un flux d'air à refroidir. Une telle boucle est conçue pour fonctionner correctement avec une quantité minimale de fluide réfrigérant. En-deçà de cette quantité minimale, l'évaporateur n'est plus suffisam- ment alimenté en fluide à l'état liquide, et présente une zone de surchauffe importante qui ne permet pas un refroidis- sement adéquat du flux d'air. Un manque de fluide réfrigérant peut également conduire à un endommagement du compresseur. Ceci peut se produire notamment en cas de fuite dans la boucle. Le but de l'invention est de permettre la détection d'une charge insuffisante de fluide réfrigérant, sans faire appel à des capteurs prévus spécialement à cet effet. L'invention vise en particulier un procédé pour contrôler la charge de fluide réfrigérant d'une boucle de climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile comprenant notamment un évaporateur propre à refroidir un flux d'air à envoyer dans l'habitacle. Selon l'invention, on élabore un signal représentatif de la puissance frigorifique produite par l'évaporateur, à partir d'au moins un capteur de température placé en contact thermique avec l'évaporateur ou en aval de celui-ci dans ledit flux d'air, et on compare le niveau dudit signal à un niveau de référence correspondant à une charge de fluide réfrigérant normale, un niveau inférieur au niveau de référence indiquant une sous-charge. On peut utiliser, pour élaborer le signal de contrôle, un ou plusieurs capteurs existants, servant notamment au pilotage de la climatisation en fonction des besoins de froid ou à la prévention du givrage de l'évaporateur. Le procédé selon l'invention peut être mis en oeuvre, soit lors des opérations de maintenance du véhicule, soit lors de l'utilisation de celui-ci, une sous-charge de fluide réfrigé- rant étant alors signalée au conducteur, par exemple par un voyant placé sur la planche de bord. Des caractéristiques optionnelles de l'invention, complémen- taires ou alternatives, sont énoncées ci-après: - On utilise pour élaborer ledit signal au moins un capteur de température placé dans une zone de mixage entre l'évapora- teur et au moins une ouverture de sortie d'air vers l'habita- cle. - On utilise pour élaborer ledit signal au moins un capteur de température placé au voisinage d'une ouverture de sortie du flux d'air vers l'habitacle. - On utilise pour élaborer ledit signal au moins un capteur de température placé dans une zone de l'habitacle balayée par ledit flux d'air. - On mesure la température dudit flux d'air en amont de l'évaporateur et on traite le résultat au moyen d'un modèle du fonctionnement de l'appareil de climatisation pour déterminer ledit niveau de référence. - On mesure la température de l'évaporateur, ou celle dudit flux d'air au contact de l'évaporateur, au voisinage de l'entrée du fluide réfrigérant dans celui-ci, pour déterminer ledit niveau de référence. - Lorsque la boucle de climatisation comprend un compresseur du type à débit variable commandé par un signal électrique de commande, procédé dans lequel on calcule ledit niveau de référence à partir dudit signal de commande. - Le compresseur est du type à cylindrée variable à commande externe, ledit signal de commande étant un courant de commande alimentant une vanne incorporée au compresseur et propre à établir à l'entrée de celui- ci une pression qui est déterminée par ledit courant de commande. - Le compresseur est entraîné électriquement. - On élabore ledit signal représentatif lors du fonctionne- ment du compresseur à un débit suffisant pour assurer, en cas de charge normale, un bon remplissage de l'évaporateur en fluide à l'état liquide. - Lors dudit fonctionnement du compresseur, le flux d'air sortant de l'évaporateur est réchauffé pour être envoyé dans l'habitacle à la température voulue. - Ledit niveau de référence correspond à une température inférieure de quelques C, notamment d'environ 7 C, à une température variant en fonction linéaire du signal de commande, correspondant au niveau moyen dudit signal repré- sentatif observé en cas de charge normale. Les caractéristiques et avantages de l'invention seront exposés plus en détail dans la description ci-après, en se référant au dessin annexé. La figure unique est un graphique montrant la variation de différentes valeurs de températures en fonction du courant d'alimentation de la vanne de commande d'un compresseur à cylindrée variable à commande externe. Comme indiqué plus haut, en cas de sous-charge de fluide réfrigérant, la puissance frigorifique produite par l'évapo- rateur est réduite, toutes choses égales par ailleurs. Il en résulte une élévation de température moyenne aussi bien de l'évaporateur lui-même que de l'air en contact avec celui-ci, qui se répercute dans tout le trajet du flux d'air en aval de l'évaporateur, à l'intérieur de l'appareil de climatisation, au niveau des sorties vers l'habitacle et dans l'habitacle lui-même. Un signal représentatif de cette puissance frigori- fique peut donc être élaboré aussi bien à partir du signal d'un capteur de température unique que par une combinaison des signaux de plusieurs capteurs de température existants. La puissance frigorifique, caractérisée par la température de l'air en aval de l'évaporateur, dépend de divers paramètres de fonctionnement de l'appareil de climatisation tels que la pression du fluide en amont du compresseur et le cas échéant la cylindrée du compresseur, et le débit d'air, ainsi que de conditions extérieures telles que température et hygrométrie atmosphériques. Pour déterminer le niveau de référence, on peut donc mesurer la température du flux d'air en amont de l'évaporateur et traiter le résultat au moyen d'un modèle du fonctionnement de l'appareil prenant en compte les paramètres ci-dessus. Tant qu'il reste un peu de fluide réfrigérant dans la boucle de climatisation, l'évaporateur contient du fluide à l'état liquide au voisinage immédiat de son entrée. La température de l'évaporateur, ou celle du flux d'air, à cet endroit, mesurée par exemple par une sonde de détection de givrage, reste donc sensiblement normale malgré un déficit de fluide, et peut être utilisée pour déterminer le niveau de référence. L'invention est utilisable notamment en liaison avec une boucle de fluide réfrigérant comprenant un compresseur à cylindrée variable à commande externe. Un tel compresseur possède une électrovanne, de préférence hacheuse, dont le courant d'alimentation détermine la pression d'entrée du fluide dans le compresseur. Cette pression étant égale, à une perte de charge près, à celle régnant dans l'évaporateur, laquelle détermine la température de fonctionnement de l'évaporateur, on peut ainsi régler avec précision l'efficacité de la boucle de climatisation. Un exemple de compresseur à cylindrée variable à commande externe est décrit dans EP-A-0 353 764. Dans ce cas, le courant de commande, qui détermine la température normale de fonctionnement de l'évaporateur, peut servir de base pour le calcul du niveau de référence. Sur la figure, la droite A représente une relation typique entre le courant I d'alimentation de la vanne de commande d'un compresseur à cylindrée variable à commande externe et la température T de la sonde d'évaporateur pour des condi- tions de climatisation données (débit d'air, température d'air en amont), et pour une charge minimale de la boucle en fluide réfrigérant. En fonction de différents paramètres extérieurs, la température moyenne réelle de l'évaporateur, pour une charge normale de fluide réfrigérant, peut varier par exemple de 4 C par rapport à la température d'équili- bre, comme indiqué par la double flèche F1, le point repré- sentatif correspondant se situant dans la zone grisée Z. Tant que la température effectivement constatée se situe dans la zone Z, on ne peut donc pas considérer que la charge de fluide réfrigérant est anormalement basse. On peut adopter une limite de détection correspondant à la droite B, située à une distance de 3 C (double flèche F2) au-dessous de la zone Z, soit à 7 C au-dessous de la droite A. La droite en pointillé C, située au-dessous de la droite B, représente un exemple de variation de la température effective en fonction du courant de commande, en cas de sous-charge de fluide réfrigérant. Lorsque le compresseur à commande externe fonctionne à faible débit en raison d'une faible demande de froid, il est plus difficile de mettre en évidence une sous-charge de fluide réfrigérant dans la boucle. Pour améliorer la détection d'une éventuelle sous-charge dans ces conditions, l'invention prévoit alors de faire fonctionner momentanément le compres- seur à débit élevé, pendant le contrôle. Lorsque le contrôle est effectué non pas en atelier, mais pendant l'utilisation du véhicule, il convient alors de réchauffer le flux d'air ayant traversé l'évaporateur, par exemple en le faisant5 passer de manière connue au contact d'un radiateur de chauffage alimenté par le fluide de refroidissement du moteur d'entraînement du véhicule, pour assurer le confort thermique dans l'habitacle. Revendications 1. Procédé pour contrôler la charge de fluide réfrigérant d'une boucle de climatisation de l'habitacle d'un véhicule automobile comprenant notamment un évaporateur propre à refroidir un flux d'air à envoyer dans l'habitacle, caracté- risé en ce qu'on élabore un signal représentatif de la puissance frigorifique produite par l'évaporateur, à partir d'au moins un capteur de température placé en contact thermique avec l'évaporateur ou en aval de celui-ci dans ledit flux d'air, et on compare le niveau (C) dudit signal à un niveau de référence (B) correspondant à une charge de fluide réfrigérant normale, un niveau inférieur au niveau de référence indiquant une sous-charge. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on utilise pour élaborer ledit signal au moins un capteur de température placé dans une zone de mixage entre l'évaporateur et au moins une ouverture de sortie d'air vers l'habitacle. 3. Procédé selon l'une des revendications 1 et 2, dans lequel on utilise pour élaborer ledit signal au moins un capteur de température placé au voisinage d'une ouverture de sortie du flux d'air vers l'habitacle. 4. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on utilise pour élaborer ledit signal au moins un capteur de température placé dans une zone de l'habitacle balayée par ledit flux d'air. 5. Procédé selon l'une des revendications précédentes, dans lequel on mesure la température dudit flux d'air en amont de l'évaporateur et on traite le résultat au moyen d'un modèle du fonctionnement de l'appareil de climatisation pour déterminer ledit niveau de référence. 6. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4, dans lequel on mesure la température de l'évaporateur, ou celle dudit flux d'air au contact de l'évaporateur, au voisinage de l'entrée du fluide réfrigérant dans celui-ci, pour déterminer ledit niveau de référence. 7. Procédé selon l'une des revendications 1 à 4 pour contrôler la charge de fluide réfrigérant d'une boucle de climatisation comprenant un compresseur du type à débit variable commandé par un signal électrique de commande, procédé dans lequel on calcule ledit niveau de référence à partir dudit signal de commande. 8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel le compresseur est du type à cylindrée variable à commande externe, ledit signal de commande étant un courant de commande alimentant une vanne incorporée au compresseur et propre à établir à l'entrée de celui-ci une pression qui est déterminée par ledit courant de commande. 9. Procédé selon la revendication 7, dans lequel le compresseur est entraîné électriquement. 10. Procédé selon l'une des revendications 7 à 9, dans lequel on élabore ledit signal représentatif lors du fonc- tionnement du compresseur à un débit suffisant pour assurer, en cas de charge normale, un bon remplissage de l'évaporateur en fluide à l'état liquide. 11. Procédé selon la revendication 10, dans lequel, lors dudit fonctionnement du compresseur, le flux d'air sortant de l'évaporateur est réchauffé pour être envoyé dans l'habitacle à la température voulue. 12. Procédé selon l'une des revendications 7 à 11, dans lequel ledit niveau de référence correspond à une température inférieure de quelques C, notamment d'environ 7 C, à une température variant en fonction linéaire du signal de commande, correspondant au niveau moyen dudit signal repré- sentatif observé en cas de charge normale.