Brevet FR3126758A1 — publié le 20230310

Ce circuit de climatisation (2) pour refroidir l’habitacle (3) d’un véhicule automobile (1) comprend un dispositif de compression (6) comportant un éjecteur (13) et un compresseur (12) disposés en série, et un échangeur (11) configuré pour chauffer une première fraction (f1) d’un fluide frigorigène à partir d’une source chaude (S) du véhicule automobile (1), le dispositif de compression (6) étant configuré pour comprimer une deuxième fraction (f2) du fluide frigorigène et mélanger la deuxième fraction (f2) du fluide frigorigène avec la première fraction (f1) de fluide frigorigène, le dispositif de compression (6) comprenant une première électrovanne (v1) raccordée en dérivation au compresseur (12) et une deuxième électrovanne (v2) raccordée en dérivation à l’éjecteur (13). Figure pour l’abrégé : Fig 1 Circuit de climatisation avec éjecteur pour véhicule automobile et procédé de climatisation associé La présente invention concerne les circuits de climatisation pour refroidir l’habitacle d’un véhicule automobile. La présente invention concerne plus particulièrement un circuit de climatisation comprenant un éjecteur, un véhicule comprenant un tel circuit et un procédé de climatisation mettant en œuvre un tel circuit. Techniques antérieures Suites aux nombreuses évolutions réglementaires, la consommation globale d’énergie des véhicules automobiles doit être réduite. Généralement, un véhicule automobile comprend un circuit de climatisation pour refroidir l’habitacle du véhicule. Un circuit de climatisation selon l’état de la technique comprend un compresseur comprimant un fluide frigorigène relié à un condenseur pour refroidir le fluide comprimé. Le condenseur est relié à un détendeur pour détendre le fluide, le fluide froid détendu circulant dans un évaporateur situé dans l’habitacle du véhicule pour refroidir l’air dans l’habitacle. Le fluide frigorigène réchauffé par des calories prélevées dans l’habitacle est ensuite comprimé par le compresseur. Cependant, le compresseur est alimenté et consomme de l’énergie pour comprimer le fluide. En particulier, il s’agit d’une énergie provenant de l’énergie mécanique générée par le moteur. Plus l’on souhaite refroidir l’habitacle, plus le moteur consomme. Il est connu d’utiliser des éjecteurs pour comprimer un fluide frigorigène additionnellement d’un compresseur. L’éjecteur comprend généralement une première entrée par laquelle s’écoule un premier fluide chaud sous haute pression entraînant et comprimant un deuxième flux à basse pression s’écoulant par une deuxième entrée de l’éjecteur. L’éjecteur délivre en sortie les premier et deuxième fluides mélangés et comprimés. L’éjecteur utilise une source chaude du véhicule, par exemple le moteur, pour monter en température et augmenter sa pression. Ainsi, il consomme moins d’énergie mécanique que le compresseur puisqu’il réutilise l’énergie thermique perdue du moteur. Cependant, dans l’utilisation qui est faite d’un circuit de climatisation dans un habitacle de véhicule automobile, l’éjecteur ne peut pas subvenir à lui seul au refroidissement de l’habitacle dans certaines conditions. De plus, il n’est efficace que si le premier fluide est suffisamment chaud et pour des conditions spécifiques de pression et de température des premier et deuxième fluides. La présente invention a donc pour but de pallier les inconvénients précités et de réduire la consommation énergétique d’un circuit de climatisation d’un habitacle de véhicule automobile. La présente invention a pour objet un circuit de climatisation pour refroidir l’habitacle d’un véhicule automobile, comprenant un dispositif de compression comportant un éjecteur et un compresseur disposés en série et un échangeur configuré pour chauffer une première fraction d’un fluide frigorigène à partir d’une source chaude du véhicule automobile, le dispositif de compression étant configuré pour comprimer une deuxième fraction du fluide frigorigène et mélanger la deuxième fraction du fluide frigorigène avec la première fraction de fluide frigorigène, le dispositif de compression comprenant une première électrovanne raccordée en dérivation au compresseur et une deuxième électrovanne raccordée en dérivation à l’éjecteur. Ainsi, l’éjecteur et le compresseur sont aptes à fonctionner ensemble ou séparément selon les positions des électrovannes, rendant le système de climatisation plus adapté aux besoins et moins consommateur d’énergie. Avantageusement, l’éjecteur comprend une première entrée configurée pour recevoir la première fraction de fluide frigorigène, une deuxième entrée configurée pour recevoir la deuxième fraction de fluide frigorigène et une sortie configurée pour délivrer la première et la deuxième fraction de fluide comprimées et mélangées, le compresseur comportant une entrée configurée pour recevoir la deuxième fraction de fluide frigorigène et une sortie reliée à la deuxième entrée de l’éjecteur. De préférence, le circuit de climatisation comprend un condenseur placé après le mélange des première et deuxième fractions de fluide frigorigène, un détendeur et un évaporateur recevant la chaleur de l’habitacle, le détendeur et l’évaporateur étant placés en amont du dispositif de compression sur le trajet de la deuxième fraction de fluide frigorigène, les première et deuxième fractions de fluide frigorigène étant séparées en sortie du condenseur d’une part vers l’échangeur et d’autre part vers le détendeur. Avantageusement, le circuit de climatisation comprend une pompe sur le trajet de la première fraction du fluide frigorigène en amont de l’échangeur et de l’éjecteur, et une unité de contrôle configurée pour piloter la pompe de manière à démarrer ou arrêter l’éjecteur et pour piloter les première et deuxième électrovannes de manière à faire passer la deuxième fraction du fluide frigorigène par l’éjecteur et/ou le compresseur en fonction de la température ambiante et de la température de la source chaude. La présente invention a également pour objet un véhicule automobile comprenant un circuit de climatisation tel que défini précédemment. L’invention a également pour objet un procédé de climatisation d’un véhicule automobile comprenant un circuit de climatisation tel que défini précédemment et comprenant : la désactivation de la pompe et l’ouverture de la deuxième électrovanne, et la fermeture de la première électrovanne lorsque la température de la source chaude est inférieure à une première température de seuil prédéterminée, de manière à activer le compresseur et désactiver l’éjecteur ; l’activation de la pompe, l’ouverture de la première électrovanne et la fermeture de la deuxième électrovanne lorsque la température de la source chaude est supérieure à une première température de seuil prédéterminée et lorsque la température ambiante est inférieure à une deuxième température de seuil prédéterminée, de manière à activer l’éjecteur et ne pas utiliser le compresseur ; l’activation de la pompe, la fermeture de la première électrovanne et la fermeture de la deuxième électrovanne lorsque la température de la source chaude est supérieure à une première température de seuil prédéterminée, lorsque la température ambiante est supérieure à une deuxième température de seuil prédéterminée et inférieure à une troisième température de seuil prédéterminée, de manière à activer l’éjecteur et utiliser le compresseur ; et la désactivation de la pompe et l’ouverture de la deuxième électrovanne, et la fermeture de la première électrovanne lorsque la température de la source chaude est supérieure à une première température de seuil prédéterminée, lorsque la température ambiante est supérieure à une deuxième température de seuil prédéterminée et supérieure à une troisième température de seuil prédéterminée, de manière à activer le compresseur et désactiver l’éjecteur. D’autres buts, caractéristiques et avantages de l’invention apparaîtront à la lecture de la description suivante, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, et faite en référence aux dessins annexés sur lesquels : illustre schématiquement un circuit de climatisation selon l’invention ; illustre un exemple de mise en œuvre du circuit de climatisation. Exposé détaillé d’au moins un mode de réalisation On a représenté sur la un véhicule automobile 1 comprenant un exemple de réalisation d’un circuit de climatisation 2 de l’habitacle 3 du véhicule automobile 1. Le véhicule automobile 1 comprend également un circuit de refroidissement 4 d’une source chaude S dudit véhicule automobile 1 dans lequel circule par exemple de l’eau. Par exemple, la source chaude S est le moteur du véhicule automobile 1. Le circuit de climatisation 2 comprend un dispositif de compression 6 comprimant un fluide frigorigène circulant dans le circuit de climatisation 2, un condenseur 7 relié à une sortie s1 du dispositif de compression 6 refroidissant le fluide frigorigène comprimé, un détendeur 8 relié au condenseur 7 et détendant le fluide comprimé refroidi, et un évaporateur 9 relié au détendeur 8. En fonctionnement, l’évaporateur 9 transfère des calories prélevées dans l’habitacle 3 au fluide frigorigène détendu pour refroidir l’air dans l’habitacle 3. L’évaporateur 9 est relié à une première entrée e1 du dispositif de compression 6 de sorte que le fluide réchauffé par les calories extraites de l’habitacle 3 soit comprimé par le dispositif de compression 6. Le circuit de climatisation 2 comprend en outre une pompe 10 et un échangeur 11 de chaleur. Une entrée de la pompe 10 est reliée entre la sortie du condenseur 7 et le détendeur 8 de sorte qu’une première fraction f1 du fluide frigorigène soit comprimée par la pompe 10. Une sortie de la pompe 10 est reliée à l’échangeur 11. L’échangeur 11 est relié à la source chaude S par le circuit de refroidissement 4 de sorte que des calories générées par la source chaude S transférées au circuit de refroidissement 4 réchauffent la première fraction f1 du fluide frigorigène. Le dispositif de compression 6 comprend un compresseur 12 situé en aval de l’évaporateur 9 et un éjecteur 13, le compresseur 12 et l’éjecteur étant disposés en série. L’éjecteur 13 comprend une première entrée j1 reliée à l’échangeur 11 et une deuxième entrée j2 reliée au compresseur 12, ainsi qu’une sortie j3 reliée au condenseur 7 par la sortie s1 du dispositif de compression 6. Le compresseur 12 comprime une deuxième fraction f2 du fluide frigorigène entre une entrée p1 du compresseur et une sortie p2 du compresseur. L’éjecteur 13 comprime également la deuxième fraction f2 du fluide frigorigène à partir de la première fraction f1 du fluide réchauffé et délivre en sortie j3 de l’éjecteur 13 la première et la deuxième fractions de fluide f1 et f2 comprimées et mélangées. La quantité globale de fluide frigorigène circulant dans le circuit de climatisation 2 est égale à la somme des première et deuxième fractions de fluide frigorigène f1 + f2. Le dispositif de compression 6 comprend également une première électrovanne v1 raccordée en dérivation au compresseur 12 et une deuxième électrovanne v2 raccordée en dérivation à l’éjecteur 13. Chaque électrovanne est actionnable de sorte que si une électrovanne est ouverte, le fluide frigorigène passe par l’électrovanne et non par le compresseur 12 ou l’éjecteur 13. Par exemple, si l’électrovanne v1 raccordée en dérivation au compresseur 12 est ouverte, le fluide n’est pas comprimé par le compresseur 12. Le circuit de climatisation 2 comprend en outre une unité de contrôle U pilotant la pompe 10, les électrovannes v1 et v2 et le compresseur 12 en fonction de la température ambiante Ta et de la température de la source chaude Ts, correspondant à la température de l’eau dans le circuit de refroidissement 4 comme décrit dans ce qui suit. L’unité de contrôle U est configurée pour activer la pompe 10 et l’électrovanne v2 de manière à activer l’éjecteur 13. Si la pompe 10 n’est pas activée, la première fraction f1 de fluide frigorigène ne comprend pas de fluide. La température ambiante Ta est par exemple relevée par un premier capteur c1 de température ambiante Ta, et la température de la source chaude Ts dans le circuit de refroidissement 4 est par exemple relevée par un deuxième capteur c2 de température de la source chaude Ts. La illustre un exemple de mise en œuvre du circuit de climatisation 2. Lorsque la température de la source chaude est inférieure à une première température de seuil T1 prédéterminée, qui peut-être par exemple de l’ordre de 80°C, suite à l’étape 20 de comparaison entre les températures Ts et T1, l’unité de contrôle U active le compresseur 12 en fermant la première électrovanne v1 et désactive la pompe 10 et ouvre la deuxième électrovanne v2 de manière à activer le compresseur et désactiver l’éjecteur (étape 21). Cette situation est une situation dans laquelle la température de la source chaude Ts est insuffisante pour faire fonctionner efficacement l’éjecteur 13, le circuit de climatisation 2 fonctionnant de manière standard. Lorsque la température de la source chaude Ts est supérieure à une première température de seuil T1 prédéterminée et que la température ambiante Ta est inférieure à une deuxième température de seuil T2 prédéterminée (suite à l’étape 22 de comparaison entre Ta et T2), l’unité de contrôle U active la pompe 10, ouvre la première électrovanne v1 et ferme la deuxième électrovanne v2, de manière à activer l’éjecteur 13 et ne pas utiliser le compresseur 12 (étape 23). La deuxième température de seuil T2 est par exemple égale à 20°C. Cette situation est idéale pour l’utilisation de l’éjecteur 13. Il peut ainsi fonctionner sans le compresseur 12, ce qui permet d’avoir une climatisation ne consommant pas d’énergie mécanique supplémentaire en raison du compresseur 12 puisque celui-ci n’est pas utilisé. Lorsque la température de la source chaude Ts est supérieure à une première température de seuil T1 prédéterminée, lorsque la température ambiante Ta est supérieure à une deuxième température de seuil T2 prédéterminée et inférieure à une troisième température de seuil T3, suite à l’étape 24 de comparaison entre les températures Ta et T3, l’unité de contrôle U active la pompe 10, ferme la première électrovanne v1 et ferme la deuxième électrovanne v2 de manière à activer l’éjecteur 13 et utiliser le compresseur 12 (étape 25). La troisième température de seuil T3 est par exemple égale à 35°C. Cette situation est celle pour laquelle l’éjecteur 13 fonctionne efficacement mais n’est pas suffisant pour climatiser correctement l’habitacle 3 du véhicule automobile 1. Le compresseur 12 est alors activé mais consomme moins, puisque le compresseur 12 est assisté de l’éjecteur 13. Lorsque la température de la source chaude Ts est supérieure à une première température de seuil T1 prédéterminée, que la température ambiante Ta est supérieure à une deuxième température de seuil T2 prédéterminée et supérieure à une troisième température de seuil T3,suite à l’étape 24 de comparaison entre les températures Ta et T3, l’unité de contrôle U désactive la pompe 10 et ouvre la deuxième électrovanne v2, et ferme la première électrovanne v1 de manière à activer le compresseur 12 et désactiver l’éjecteur 13 (étape 26). Dans cette situation, l’éjecteur 13 n’est pas dans des conditions de pressions et de températures optimales et il n’est pas utile de l’activer, seul le compresseur 12 étant activé, comme dans l’étape 21. Ainsi, dans les différentes situations précédemment décrites, l’éjecteur et le compresseur peuvent fonctionner ensemble ou séparément, selon les besoins. Circuit de climatisation (2) pour refroidir l’habitacle (3) d’un véhicule automobile (1) comprenant un dispositif de compression (6) comportant un éjecteur (13) et un compresseur (12) disposés en série et un échangeur (11) configuré pour chauffer une première fraction (f1) d’un fluide frigorigène à partir d’une source chaude (S) du véhicule automobile (1), le dispositif de compression (6) étant configuré pour comprimer une deuxième fraction (f2) du fluide frigorigène et mélanger la deuxième fraction (f2) du fluide frigorigène avec la première fraction (f1) de fluide frigorigène, caractérisé en ce que le dispositif de compression (6) comprend une première électrovanne (v1) raccordée en dérivation au compresseur (12) et une deuxième électrovanne (v2) raccordée en dérivation à l’éjecteur (13). Circuit selon la revendication 1, dans lequel l’éjecteur (13) comprend une première entrée (j1) configurée pour recevoir la première fraction (f1) de fluide frigorigène, une deuxième entrée (j2) configurée pour recevoir la deuxième fraction (f2) de fluide frigorigène et une sortie (j3) configurée pour délivrer la première et la deuxième fraction (f1 ; f2) de fluide comprimées et mélangées, le compresseur (12) comportant une entrée (p1) configurée pour recevoir la deuxième fraction (f2) de fluide frigorigène et une sortie (p2) reliée à la deuxième entrée (j2) de l’éjecteur (13). Circuit selon l’une des revendications 1 et 2, comprenant un condenseur (7) placé après le mélange des première et deuxième fractions (f1 ; f2) de fluide frigorigène, un détendeur (8) et un évaporateur (9) recevant la chaleur de l’habitacle (3), le détendeur (8) et l’évaporateur (9) étant placé en amont du dispositif de compression (6) sur le trajet de la deuxième fraction (f2) de fluide frigorigène, les première et deuxième fractions (f1 ; f2) de fluide frigorigène étant séparées en sortie du condenseur (7) d’une part vers l’échangeur (11) et d’autre part vers le détendeur (8). Circuit selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, comprenant une pompe (10) sur le trajet de la première fraction (f1) du fluide frigorigène en amont de l’échangeur (11) et de l’éjecteur (13), et une unité de contrôle (U) configurée pour piloter la pompe (10) de manière à démarrer ou arrêter l’éjecteur (13) et pour piloter les première et deuxième électrovannes (v1 ; v2) de manière à faire passer la deuxième fraction (f2) du fluide frigorigène par l’éjecteur (13) et/ou le compresseur (12) en fonction de la température ambiante (Ta) et de la température de la source chaude (Ts). Véhicule automobile (1) comprenant un circuit de climatisation (2) selon l’une quelconque des revendications 1 à 4. Procédé de climatisation d’un véhicule automobile (1) comprenant un circuit de climatisation (2) selon la revendication 4, caractérisé en ce que le procédé comprend : la désactivation de la pompe (10) et l’ouverture de la deuxième électrovanne (v2), et la fermeture de la première électrovanne (v1) (étape 21) lorsque la température de la source chaude (Ts) est inférieure à une première température de seuil (T1) prédéterminée, de manière à activer le compresseur (12) et désactiver l’éjecteur (13) ; l’activation de la pompe (10), l’ouverture de la première électrovanne (v1) et la fermeture de la deuxième électrovanne (v2) (étape 23) lorsque la température de la source chaude (Ts) est supérieure à une première température de seuil (T1) prédéterminée et lorsque la température ambiante (Ta) est inférieure à une deuxième température de seuil (T2) prédéterminée, de manière à activer l’éjecteur (13) et ne pas utiliser le compresseur (12) ; l’activation de la pompe (10), la fermeture de la première électrovanne (v1) et la fermeture de la deuxième électrovanne (v2) (étape 25) lorsque la température de la source chaude (Ts) est supérieure à une première température de seuil (T1) prédéterminée, lorsque la température ambiante (Ta) est supérieure à une deuxième température de seuil (T2) prédéterminée et inférieure à une troisième température de seuil (T3) prédéterminée, de manière à activer l’éjecteur (13) et utiliser le compresseur (12) ; et la désactivation de la pompe (10) et l’ouverture de la deuxième électrovanne (v2), et la fermeture de la première électrovanne (v1) (étape 26) lorsque la température de la source chaude (Ts) est supérieure à une première température de seuil (T1) prédéterminée, lorsque la température ambiante (Ta) est supérieure à une deuxième température de seuil (T2) prédéterminée et supérieure à une troisième température de seuil (T3) prédéterminée, de manière à activer le compresseur (12) et désactiver l’éjecteur (13).