Brevet FR3061868A1 — publié le 20180720

L'invention concerne un procédé de régulation d'un système de climatisation de véhicule automobile muni d'un compresseur à contrôle interne et d'un évaporateur, reliés fluidiquement l'un à l'autre et dans lesquels circulent un fluide frigorigène. Un tel procédé de régulation connu prévoit une température fixe de l'air en sortie de l'évaporateur, généralement autour de 3°C. Après avoir traversé l'évaporateur, l'air circule dans le système de climatisation jusqu'à des aérateurs via lesquels il pénètre dans l'habitacle du véhicule automobile. Au cours de son trajet dans le système de climatisation, depuis la sortie de l'évaporateur jusqu'aux aérateurs, la température de l'air augmente progressivement pour atteindre une température de l'ordre de 4°C à 5°C. Cette température peut être considérée comme trop basse pour un passager du véhicule automobile. Ainsi, il est prévu, pour que le passager puisse bénéficier d'une température dans l'habitacle conforme à ses souhaits, qu'une partie du flux d'air sortant de l'évaporateur soit réchauffée par un radiateur de chauffage. Toutefois, il résulte de ce refroidissement puis de ce réchauffage successifs une augmentation de la consommation du véhicule automobile. Le but de l'invention est de remédier à ces inconvénients. A cet effet, l'invention a pour objet un procédé de régulation d'un système de climatisation de véhicule automobile muni d'un compresseur à contrôle interne et d'un évaporateur, reliés fluidiquement l'un à l'autre, dans lesquels circulent un fluide frigorigène, le procédé comprenant une étape de réduction de débit de fluide frigorigène en entrée dudit compresseur. Ainsi, la réduction de débit de fluide frigorigène diminue la consommation du compresseur et par conséquent la consommation du système de climatisation. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'étape de réduction de débit de fluide frigorigène comprend une étape de contournement au moins partiel de l'évaporateur du système de climatisation au cours de laquelle le 3061868 2 flux d'air destiné à alimenter en air l'habitacle contourne au moins partiellement l'évaporateur. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'étape de contournement partiel de l'évaporateur comprend une étape de positionnement d'au moins 5 un volet, dit volet de contournement, du système de climatisation en position de contournement au moins partiel de l'évaporateur, ledit au moins un volet de contournement étant monté mobile entre deux positions de contournement, une première position de contournement dite position de contournement minimal, ou autrement dit une position dite de fermeture où io le volet obture intégralement le conduit de contournement, et une deuxième position de contournement dite position de contournement maximal. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une étape préalable de détermination d'une loi de commande d'une position d'un moteur dudit au moins un volet de contournement en fonction d'une 15 température de consigne en sortie du système de climatisation. Selon une autre caractéristique de l'invention, le procédé comprend une étape de passage de l'air issu en partie au moins de l'évaporateur dans un radiateur de chauffage, dite étape de réchauffage. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'étape de réchauffage est 20 déclenchée quand ledit au moins un volet de contournement est en position de contournement maximal. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'étape de réchauffage comprend une étape de positionnement d'un volet d'alimentation en air du radiateur de chauffage en position de passage d'air dans ledit radiateur de 25 chauffage. Selon une autre caractéristique de l'invention, au cours de l'étape de contournement au moins partiel de l'évaporateur, ledit au moins un volet de contournement et ledit volet d'alimentation en air du radiateur de chauffage sont pilotés par un même micromoteur ou un mécanisme manuel relié au 30 tableau de commande. 3061868 3 L'invention a également pour objet un programme d'ordinateur comprenant une suite d'instructions mettant en oeuvre les étapes du procédé tel que décrit précédemment lorsqu'elles sont exécutées par un processeur. 5 L'invention a également pour objet un support de stockage non transitoire lisible par ordinateur comprenant un programme d'ordinateur tel que décrit précédemment. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore 10 à la lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre une vue en coupe longitudinale d'un système de climatisation pour la mise en oeuvre d'un procédé de régulation selon la présente invention ; 15 - la figure 2 illustre un chronogramme du procédé de régulation selon la présente invention ; - la figure 3 illustre un résultat expérimental d'une courbe d'évolution d'une température d'air au niveau d'un aérateur du système de la figure 1, en fonction de la position d'un volet de contournement d'un 20 évaporateur du système de la figure ; et - la figure 4, associée à la figure 3, illustre un résultat expérimental d'une courbe d'évolution d'une consommation d'un compresseur du système de la figure 1 en fonction de la température d'air au niveau d'un aérateur du système de la figure 1. 25 Système de climatisation Comme visible sur la figure 1, un système de climatisation 1 pour un véhicule automobile comprend un boitier 2 muni d'une entrée (non illustrée) d'un flux d'air F dans le boitier 2 et de bouches 3 de sortie d'air hors du boitier 2 vers un habitacle du véhicule automobile. 3061868 4 Le système de climatisation 1 comprend une boucle de climatisation, munie d'un compresseur, non illustré, relié à un condenseur lui-même relié à un détendeur, lui-même relié à un évaporateur 4, qui est relié au compresseur, ce qui ferme la boucle. 5 Le compresseur est de type à contrôle interne. Dans cette boucle, circule un fluide frigorigène qui est mis en mouvement et comprimé dans le compresseur, puis subit une condensation dans le condenseur avant d'être détendu dans le détendeur et enfin subit une évaporation dans l'évaporateur. io L'évaporateur 4 et le condenseur sont des échangeurs de chaleur, dans chacun desquels le fluide frigorigène échange partiellement son énergie thermique avec un flux d'air. Dans l'évaporateur 4, le flux d'air F est refroidi par le fluide frigorigène. Le système de climatisation 1 comprend également au moins un volet 5 15 de contournement au moins partiel de l'évaporateur 4. Sur le mode de réalisation illustré à la figure 1, le système 1 comprend un volet de contournement 5 disposé dans un conduit 6 du boitier 2 de sorte que le flux d'air traversant le conduit 6 contourne l'évaporateur 4. Le volet 5 est monté pour pivoter entre une position de fermeture du 20 conduit 6, illustrée en trait pointillés sur la figure 1, et une position d'ouverture complète du conduit 6, illustrée en trait continu sur la figure 1. La position de fermeture du conduit 6 est encore appelée position de contournement minimal. La position d'ouverture du conduit 6 est encore appelée position de 25 contournement maximal. Entre la position de fermeture et la position d'ouverture complète, une pluralité de position d'ouverture est prévue, selon le pivotement du volet 5. 3061868 5 Dans chaque position d'ouverture, au moins une partie du flux d'air F contourne l'évaporateur 6. En d'autres termes, chaque position d'ouverture correspond à une position de contournement de l'évaporateur 4. 5 Ainsi, le flux d'air F circulant dans le boitier 2 en amont de l'évaporateur 4 est scindé en un flux d'air F1 traversant l'évaporateur et un flux d'air F2 traversant le conduit 6 et, de ce fait, contournant l'évaporateur 4. Le flux d'air F1 et le flux d'air F2 se mélangent à nouveau dans le boitier 2. io Le système 1 comprend un organe de commande, non illustré, du pivotement du volet 5 entre la position d'ouverture et la position de fermeture. L'organe de commande est de préférence un micromoteur ou un mécanisme manuel relié au tableau de commande. 15 Comme visible sur la figure 1, le système de climatisation 1 comprend une pluralité d'aérateurs 7 configurés pour distribuer l'air hors du système de climatisation, dans l'habitacle du véhicule automobile. Sur la figure 1, les aérateurs 7 sont dédiés respectivement aux pieds, ventilation et dégivrage de l'habitacle. 20 Comme visible sur la figure 1, le système de climatisation 1 comprend également un radiateur de chauffage 8. Le système de climatisation 1 comporte un volet 9 d'alimentation en air du radiateur de chauffage 8, appelé volet de mixage 9. Le volet de mixage 9 est disposé dans un conduit 10 du boitier 2 de sorte 25 qu'un flux d'air F3 pénétrant dans le conduit 10 traverse le radiateur de chauffage 8. Le flux d'air F3 est issu du mélange des flux d'air F1 et F2. 3061868 6 Le volet de mixage 9 est monté pour pivoter entre une position de fermeture du conduit 10, illustrée en pointillés sur la figure 1, et une position d'ouverture complète du conduit 10, illustrée en trait continu sur la figure 1. Entre la position de fermeture et la position d'ouverture complète, une 5 pluralité de position d'ouverture est prévue, selon le pivotement du volet de mixage 9. Le système 1 comprend un organe de commande, non illustré, du pivotement du volet de mixage 9. L'organe de commande est avantageusement un micromoteur ou un io mécanisme manuel relié au tableau de commande. De préférence, un même micromoteur commande le pivotement du volet de contournement 5 et le volet de mixage 9. Le mécanisme manuel relié au tableau de commande correspond par exemple à un bouton pivotant avec un curseur présentant une double 15 course. Par exemple, on peut envisager de modifier la course habituelle du curseur de pilotage du volet de mixage 9 en ajoutant une course additionnelle à l'extrémité de la position froide. Avec cette configuration, la course habituelle du curseur est telle que le volet de mixage 9 est actionné par ledit curseur entre une position 'tout 20 chaud' où l'intégralité du flux d'air traverse le radiateur de chauffage 8 et une position 'tout froid' où l'intégralité du flux d'air contourne le radiateur de chauffage 8. La course additionnelle du curseur actionne la position du volet de contournement 5 en conservant le volet de mixage 9 en position 'tout froid', modifiant la température d'air soufflé au niveau des aérateurs et donc 25 pouvant réduire la consommation de la climatisation. Une telle cinématique peut être utilisée avec un curseur manuel ou un seul micromoteur qui pilote les deux volets 5,9 pour fonctionner avec une climatisation manuelle et automatique 3061868 7 Le bouton pour enclencher la climatisation peut éventuellement être remplacé par une position sur le curseur. Préférablement dans ce cas un « plot » dans la course du curseur doit marquer le changement de la position « AC OFF» à celle « AC ON ». Pour le mode désembuage, un 5 bouton spécifique reste dédié et déclenche ainsi le compresseur quelque soit la position du curseur du volet de mixage 9. Procédé de régulation Comme visible sur la figure 2, l'invention a pour objet un procédé de régulation du système de climatisation 1. io Le procédé de régulation comprend une étape 21 de réduction de débit de fluide frigorigène en entrée du compresseur. L'étape 21 est référencée RED sur la figure 2. La réduction de débit de fluide frigorigène dans le compresseur assure une réduction de consommation du compresseur et par conséquent du 15 système de climatisation 1. L'étape 21 comprend une étape 22 de contournement partiel de l'évaporateur 4 (CONT) au cours de laquelle le flux d'air F contourne au moins partiellement l'évaporateur 4. Le contournement partiel de l'évaporateur réduit le débit d'air traversant 20 l'évaporateur, ce dont il résulte une réduction du débit de fluide frigorigène. Comme visible sur la figure 2, l'étape de contournement 22 comprend une étape 23 de positionnement du volet de contournement 5 en position de contournement partiel de l'évaporateur 4, notée POS-5. Avantageusement, le procédé comprend une étape préalable 24 de 25 détermination d'une loi de commande d'une position du micromoteur du volet de contournement 5 en fonction d'une température de consigne Tc, notée DET. La température de consigne Tc est la température de l'air traversant les aérateurs 7, Ta, pour que la température de l'air dans l'habitacle soit 30 conforme à une température cible, souhaitée par les passagers du véhicule automobile. 3061868 8 Comme visible sur la figure 2, le procédé comprend une étape 25 de passage du flux d'air F3 issu en partie au moins de l'évaporateur 4 dans le radiateur de chauffage 8, dite étape de réchauffage CHAUF. Au cours de cette étape, le flux d'air F3 est chauffé par le radiateur de 5 chauffage 8. De préférence, l'étape de réchauffage 25 est déclenchée quand le volet de contournement 5 est en position de contournement maximal. L'étape de réchauffage 25 comprend une étape 26 de positionnement du volet de mixage 9 en position de passage d'air dans ledit radiateur de 10 chauffage, notée POS-9. Pour une température de consigne minimale, notée Tmin, le volet de contournement 5 est en position de fermeture du conduit 6 et le volet de mixage 9 en position de fermeture du conduit 10. Avantageusement, le procédé comprend une étape préalable, non 15 illustrée, de détermination d'une loi de commande d'une position du micromoteur du volet de mixage 9 en fonction de la température de consigne Tc. Pour une température de consigne comprise entre la température minimale Tmin et une température intermédiaire, notée Tint, le volet de 20 contournement 5 est dans l'une des positions d'ouverture du conduit 6, le volet de mixage 9 restant en position de fermeture du conduit 10. Avantageusement, plus le volet de contournement 5 laisse passer d'air, plus la température en sortie des aérateurs, Ta, augmente, comme il va être détaillé en rapport avec les figures 3 et 4. 25 Pour une température de consigne égale à Tint, le volet de contournement 5 est en position de contournement maximal, c'est-à-dire en position d'ouverture complète du conduit 6. Pour une température de consigne supérieure à la température intermédiaire, le volet de contournement 5 reste en position de 3061868 9 contournement maximal, tandis que le volet de mixage 9 s'ouvre progressivement. La température intermédiaire est par exemple de l'ordre de 10°C. Résultats expérimentaux 5 Une courbe 31, illustrée à la figure 3, est obtenue en mesurant l'évolution de la température de l'air en sortie d'un aérateur 7, Ta (en degré Celsius), en fonction de la position du volet de contournement 5 entre la position de contournement minimal et une autre position de contournement, dite position de contournement intermédiaire. io Sur la figure 3, la position de contournement minimal correspond à une fermeture complète du conduit 6, c'est-à-dire à un taux d'ouverture nul. Le taux d'ouverture est également appelé taux de contournement. La position de contournement maximal correspond à l'ouverture complète du conduit 6, c'est-à-dire à un taux d'ouverture de 100%. 15 La position de contournement intermédiaire illustrée correspond à un taux d'ouverture de 60% dans cet exemple. Comme visible sur la figure 3, pour un taux d'ouverture compris entre 0% et 20%, la température Ta est égale à 6°C (pas de contournement de l'air). Puis, pour un taux d'ouverture entre 20% et 60%, la température Ta 20 augmente de façon sensiblement linéaire (contournement de l'air). Une courbe 41, illustrée à la figure 4, est obtenue en mesurant l'évolution d'une consommation C (en Watt) du compresseur en fonction de la température Ta. Comme visible sur la figure 4, la consommation C diminue quand la 25 température Ta augmente, c'est-à-dire quand le taux d'ouverture augmente. En d'autres termes, la consommation C diminue quand le taux de contournement augmente. 3061868 10 Comme il ressort de la figure 4, en association avec la figure 3, la consommation C pour un taux de contournement nul est de l'ordre de 590W. Pour un volet ouvert à 20% de sa course complète, la consommation C 5 est de l'ordre de 560W. Pour un volet ouvert à 60% de sa course complète, la consommation C est de l'ordre de 420W, ce qui correspond à une baisse de consommation de 170W par rapport au taux de contournement nul. Les figures 3 et 4 mettent en évidence que le procédé diminue 10 effectivement la consommation C du compresseur. Avantages Le procédé selon la présente invention permet de réduire la consommation du compresseur de la boucle de climatisation, en transformant le compresseur à contrôle interne en pseudo compresseur à 15 contrôle externe par le contournement de l'évaporateur. On note que le procédé de régulation selon l'invention ne se limite pas à réguler le système de climatisation illustré à la figure 1 mais est bien entendu applicable à différents systèmes de climatisation, comprenant par exemple plusieurs volets de contournement, et/ou par exemple des volets 20 disposés différemment relativement à l'évaporateur. REVENDICATIONS1. Procédé de régulation d'un système (1) de climatisation de véhicule automobile muni d'un compresseur à contrôle interne et d'un évaporateur (4), reliés fluidiquement l'un à l'autre, dans lesquels circulent un fluide frigorigène, caractérisé en ce que le procédé comprend une étape (21) de réduction de débit de fluide frigorigène en entrée dudit compresseur. 2. Procédé de régulation selon la revendication 1, caractérisé en ce que l'étape (21) de réduction de débit de fluide frigorigène comprend une étape de contournement (22) au moins partiel de l'évaporateur (4) du système de io climatisation (1) au cours de laquelle le flux d'air destiné à alimenter en air l'habitacle contourne au moins partiellement l'évaporateur (4). 3. Procédé de régulation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape de contournement (22) au moins partiel de l'évaporateur (4) comprend une étape de positionnement d'au moins un volet, dit volet de 15 contournement (5), du système de climatisation (1) en position de contournement au moins partiel de l'évaporateur (4), ledit au moins un volet de contournement (5) étant monté mobile entre deux positions de contournement, une première position de contournement dite position de contournement minimal et une deuxième position de contournement dite 20 position de contournement maximal. 4. Procédé de régulation selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend une étape préalable (24) de détermination d'une loi de commande d'une position d'un moteur dudit au moins un volet de contournement (5) en fonction d'une température de consigne en sortie du 25 système de climatisation (1). 5. Procédé de régulation selon l'une des revendications 2 à 4, caractérisé en ce qu'il comprend une étape (25) de passage de l'air issu en partie au moins de l'évaporateur (4) dans un radiateur de chauffage (8), dite étape de réchauffage (25). 3061868 12 6. Procédé de régulation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'étape de réchauffage (25) est déclenchée quand ledit au moins un volet de contournement (5) est en position de contournement maximal. 7. Procédé de régulation selon l'une des revendications 5 ou 6, 5 caractérisé en ce que l'étape de réchauffage (25) comprend une étape de positionnement d'un volet d'alimentation en air (9) du radiateur de chauffage (8) en position de passage d'air dans ledit radiateur de chauffage. 8. Procédé de régulation selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'au cours de l'étape (22) de contournement au moins partiel de l'évaporateur (4), ledit au moins un volet de contournement (5) et ledit volet d'alimentation en air (9) du radiateur de chauffage (8) sont pilotés par un même micromoteur ou un mécanisme manuel relié au tableau de commande. 9. Programme d'ordinateur caractérisé en ce qu'il comprend une suite d'instructions mettant en oeuvre les étapes du procédé selon l'une des revendications précédentes lorsqu'elles sont exécutées par un processeur. 10. Support de stockage non transitoire lisible par ordinateur caractérisé en ce qu'il comprend un programme d'ordinateur selon la revendication précédente.20