FR2928445A1 - Expansion member controlling method for heating, ventilating and/or air conditioning installation of motor vehicle, involves considering information of overheat at evaporator exit for controlling member to calculate value of passage section - Google Patents
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Abstract
Description
Méthode de commande d'un organe de détente que comprend une boucle de climatisation d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d'un véhicule. A method of controlling a detent member includes an air conditioning loop of a ventilation, heating and / or air conditioning system of a vehicle.
Domaine technique de l'invention. Technical Field of the Invention
La présente invention est du domaine des boucles de climatisation constitutives d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d'un véhicule automobile. Elle a pour objet une méthode de commande d'un organe de détente que comprend une telle boucle de climatisation. Elle a aussi pour objet un organe de détente mis en oeuvre selon une telle méthode de commande ainsi qu'une boucle de climatisation comportant un tel organe de détente. The present invention is in the field of air conditioning loops constituting a ventilation system, heating and / or air conditioning of a motor vehicle. It relates to a method of controlling a detent member that includes such an air conditioning loop. It also relates to an expansion member implemented according to such a control method and an air conditioning loop comprising such an expansion member.
Etat de la technique. State of the art
Un véhicule automobile est couramment équipé d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation pour réguler les paramètres aérothermiques de l'air contenu à l'intérieur de l'habitacle du véhicule. Une telle installation comporte une boucle de climatisation pour notamment refroidir un flux d'air préalablement à sa délivrance à l'intérieur de l'habitacle. Ladite boucle comprend une pluralité d'éléments à l'intérieur desquels circule un fluide réfrigérant, tel qu'un fluide supercritique, dioxyde de carbone ou R744 notamment. Ces éléments comprennent au moins un compresseur, un refroidisseur de gaz, éventuellement un échangeur de chaleur interne, un organe de détente et un évaporateur. Un accumulateur est susceptible d'être associé à l'évaporateur. A motor vehicle is commonly equipped with a ventilation, heating and / or air conditioning system to regulate the aerothermal parameters of the air contained inside the passenger compartment of the vehicle. Such an installation includes an air conditioning loop to cool a particular air flow prior to its delivery to the interior of the cabin. Said loop comprises a plurality of elements inside which circulates a cooling fluid, such as a supercritical fluid, carbon dioxide or R744 in particular. These elements comprise at least one compressor, a gas cooler, optionally an internal heat exchanger, an expansion member and an evaporator. An accumulator is likely to be associated with the evaporator.
Selon un agencement fréquent d'une telle boucle, le fluide réfrigérant circule depuis le compresseur vers le refroidisseur de gaz, puis vers une branche chaude de l'échangeur de chaleur interne, puis vers l'organe de détente, ensuite vers l'évaporateur, puis vers l'accumulateur, et enfin vers une branche froide de l'échangeur de chaleur interne pour retourner au compresseur. Ce dernier est destiné à recevoir le fluide réfrigérant à l'état gazeux et à le comprimer pour le porter à une haute pression. Le refroidisseur de gaz est apte à refroidir le fluide réfrigérant comprimé, à pression relativement constante, en cédant de la chaleur à son environnement. L'échangeur de chaleur interne est configuré de manière à ce que sa branche chaude puisse céder de la chaleur à sa branche froide. According to a frequent arrangement of such a loop, the coolant flows from the compressor to the gas cooler, then to a hot leg of the internal heat exchanger, then to the expansion member, then to the evaporator, then to the accumulator, and finally to a cold branch of the internal heat exchanger to return to the compressor. The latter is intended to receive the refrigerant fluid in the gaseous state and to compress it to bring it to a high pressure. The gas cooler is adapted to cool the compressed refrigerant at a relatively constant pressure, giving up heat to its environment. The internal heat exchanger is configured so that its hot leg can give heat to its cold leg.
L'organe de détente est à même d'abaisser la pression du fluide réfrigérant en sortie du refroidisseur de gaz en l'amenant au moins en partie à l'état liquide. Cet abaissement est obtenu à partir d'une modification d'une section de passage du fluide réfrigérant à l'intérieur de l'organe de détente. Cette modification est par exemple contrôlée par l'intermédiaire d'une carte électronique. Selon diverses variantes, cette dernière est soit intégrée à l'organe de détente, soit disposée dans un tableau de commande de ladite installation, soit associée à un calculateur de contrôle de ladite installation, soit associée à un calculateur d'un moteur du véhicule. The expansion member is able to lower the pressure of the refrigerant at the outlet of the gas cooler by bringing it at least partly in the liquid state. This lowering is obtained from a modification of a coolant passage section inside the expansion member. This modification is for example controlled by means of an electronic card. According to various variants, the latter is either integrated with the expansion element, or arranged in a control panel of said installation, or associated with a control computer of said installation, or associated with a computer of a vehicle engine.
L'évaporateur est quant à lui propre à faire passer à l'état gazeux le fluide réfrigérant à l'état liquide provenant de l'organe de détente, à pression relativement constante, en prélevant de la chaleur audit flux d'air qui traverse l'évaporateur. Le fluide réfrigérant vaporisé est ensuite aspiré par le compresseur, un éventuel reliquat de fluide réfrigérant à l'état liquide en sortie de l'évaporateur étant stocké par l'accumulateur. On pourra par exemple se reporter au document EP 1 536 193 (VALEO CLIMATISATION) qui décrit une telle boucle de climatisation. The evaporator is itself capable of passing the coolant in the liquid state from the expansion element, at relatively constant pressure, to the gaseous state, by taking heat from said air flow which passes through the 'evaporator. The vaporized refrigerant is then sucked by the compressor, any refrigerant remaining in the liquid state at the outlet of the evaporator being stored by the accumulator. For example, reference may be made to document EP 1 536 193 (VALEO CLIMATISATION) which describes such an air conditioning loop.
Cette dernière ne donne pas entièrement satisfaction et mérite d'être améliorée notamment au regard d'inconvénients relatifs à ses modalités de mise en oeuvre, et plus particulièrement aux modalités de mise en oeuvre de l'organe de détente. The latter is not entirely satisfactory and deserves to be improved, particularly with regard to disadvantages relating to its implementation methods, and more particularly to the implementation of the relaxation device.
En effet, en sortie de l'évaporateur, le fluide réfrigérant est susceptible de subir une surchauffe qui est définie comme la différence entre une température du fluide réfrigérant mesurée en sortie de l'évaporateur et une température du fluide réfrigérant qui est soumis à la pression du fluide réfrigérant mesurée en sortie de l'évaporateur et qui présente un état thermodynamique se situant à la limite entre un état diphasique et un état gazeux sur une courbe de Mollier dudit fluide réfrigérant. Or, lorsque la surchauffe est supérieure à une valeur limite admissible, par exemple de l'ordre de 5°C, la température du flux d'air ayant traversé l'évaporateur augmente sensiblement. Il en résulte une nécessité d'augmenter la mise en oeuvre du compresseur pour tenter finalement de refroidir au mieux le flux d'air. Il en découle une augmentation de la consommation énergétique du compresseur, ce qu'il est préférable d'éviter. Indeed, at the outlet of the evaporator, the refrigerant fluid is susceptible to overheating, which is defined as the difference between a refrigerant temperature measured at the outlet of the evaporator and a refrigerant temperature that is subjected to pressure. refrigerant fluid measured at the outlet of the evaporator and having a thermodynamic state lying at the boundary between a two-phase state and a gaseous state on a Mollier curve of said refrigerant. However, when the superheat is greater than a limit value, for example of the order of 5 ° C, the temperature of the air flow through the evaporator increases substantially. This results in a need to increase the implementation of the compressor to finally try to cool the airflow better. This results in an increase in compressor energy consumption, which is best avoided.
Un autre problème posé dans le domaine réside dans des modalités de mise en oeuvre d'une telle boucle de climatisation dans certaines conditions de fonctionnement du véhicule et/ou de la boucle de climatisation. Par exemple, lors d'une phase de mise en route de la boucle de climatisation, ou lors d'une accélération d'un moteur dont est pourvu le véhicule ou lors de la mise en marche du compresseur, il a été observé une augmentation de la surchauffe qui tend à excéder la valeur limite admissible. Another problem in the field lies in the implementation of such an air conditioning loop in certain operating conditions of the vehicle and / or the air conditioning loop. For example, during a start-up phase of the air-conditioning loop, or during an acceleration of an engine with which the vehicle is provided or when the compressor is started, it has been observed an increase of overheating which tends to exceed the permissible limit value.
Par ailleurs, il est continuellement recherché un coefficient de performance de la boucle de climatisation qui soit optimisé. Cette optimisation est notamment obtenue à partir d'une modification de la section de passage de l'organe de détente. Une telle modification est couramment placée sous la dépendance d'une mesure de la pression et de la température du fluide réfrigérant prise en sortie du refroidisseur de gaz. Moreover, it is continuously sought a coefficient of performance of the air conditioning loop that is optimized. This optimization is obtained in particular from a modification of the passage section of the expansion member. Such a modification is commonly placed under the control of a measurement of the pressure and the temperature of the refrigerant fluid at the outlet of the gas cooler.
Objet de l'invention. Object of the invention
Le but de la présente invention est de proposer une méthode de commande d'un organe de détente constitutif d'une boucle de climatisation d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d'un véhicule automobile, cette méthode permettant d'optimiser un coefficient de performance de ladite boucle de climatisation, à partir d'une mise en oeuvre satisfaisante de cette dernière y compris dans des conditions variées de mise en route de la boucle de climatisation, de fonctionnement d'un moteur dont est pourvu le véhicule ou de mise en marche d'un compresseur constitutif de ladite boucle. The object of the present invention is to propose a control method of an expansion member constituting an air conditioning loop of a ventilation, heating and / or air-conditioning system of a motor vehicle, this method making it possible to optimizing a coefficient of performance of said air conditioning loop, from a satisfactory implementation of the latter including under various conditions of startup of the air conditioning circuit, operation of a motor which is provided with the vehicle or starting a compressor constituting said loop.
La méthode de la présente invention est une méthode de commande d'un organe de détente constitutif d'une boucle de climatisation. Cette dernière comprend en outre au moins un compresseur, un refroidisseur de gaz et un évaporateur destiné à refroidir un flux d'air. L'organe de détente comporte une section de passage X variable pour permettre une détente contrôlée d'un fluide réfrigérant supercritique circulant à l'intérieur de ladite boucle. L'organe de détente est contrôlé par des moyens électroniques aptes à prendre en compte au moins une première information Tsr relative à une température du fluide réfrigérant en sortie du refroidisseur de gaz pour calculer une valeur de ladite section de passage X. The method of the present invention is a control method of an expansion member constituting an air conditioning loop. The latter further comprises at least one compressor, a gas cooler and an evaporator for cooling an air flow. The detent member has a variable X passage section to allow controlled expansion of a supercritical refrigerant fluid circulating within said loop. The expansion member is controlled by electronic means able to take into account at least a first information Tsr relating to a temperature of the refrigerant at the outlet of the gas cooler to calculate a value of said passage section X.
Selon la présente invention, ladite méthode consiste à prendre aussi en compte une deuxième information S relative à une surchauffe en sortie de l'évaporateur, pour calculer la valeur de ladite section de passage X. According to the present invention, said method consists in also taking into account a second information S relating to an overheating at the outlet of the evaporator, for calculating the value of said passage section X.
Ces dispositions sont telles que la mise en oeuvre de l'organe de détente, qui est contrôlée par des moyens électroniques fiables, peu encombrants, faciles à mettre en place et à relier à l'organe de détente, et dont la maintenance est aisée, prend aussi en compte une éventuelle surchauffe observée en sortie de l'évaporateur, de telle sorte que la mise en oeuvre de l'organe de détente soit adaptée pour maintenir la surchauffe dans des limites raisonnables, notamment de l'ordre de 5°C. Cette adaptation consiste à faire varier, indifféremment en l'augmentant ou en la diminuant selon le besoin, ladite section de passage X du fluide réfrigérant à l'intérieur de l'organe de détente. Cette variation est calculée par les moyens électroniques, tels qu'une carte de contrôle, à partir des dites première Tsr et deuxième S informations. II résulte de ces dispositions qu'un contrôle simultané de la surchauffe en sortie de l'évaporateur et d'une pression optimisée Popt de fluide réfrigérant entre le compresseur et l'organe de détente, selon le sens de circulation du fluide réfrigérant, est possible. Il en découle finalement une mise en oeuvre optimisée de la boucle de climatisation, notamment lors d'une accélération d'un moteur dont est pourvu le véhicule, ou lors de la mise en marche du compresseur lorsque ce dernier est un compresseur à cylindrée fixe avec embrayage, ou encore lors d'un changement rapide de la cylindrée du compresseur lorsque ce dernier est à cylindrée variable avec ou sans embrayage. These provisions are such that the implementation of the trigger member, which is controlled by reliable electronic means, compact, easy to set up and connect to the trigger member, and whose maintenance is easy, also takes into account a possible overheating observed at the outlet of the evaporator, so that the implementation of the expansion member is adapted to maintain the superheat within reasonable limits, in particular of the order of 5 ° C. This adaptation consists in varying, by increasing or decreasing as necessary, said passage section X of the refrigerant inside the expansion member. This variation is calculated by electronic means, such as a control card, from said first Tsr and second information S. It follows from these provisions that a simultaneous control of the superheating at the outlet of the evaporator and an optimized pressure of refrigerant fluid Popt between the compressor and the expansion member, according to the direction of circulation of the refrigerant fluid, is possible . This finally results in an optimized implementation of the air conditioning loop, especially during an acceleration of an engine that is provided with the vehicle, or when the compressor is started when the latter is a fixed displacement compressor with clutch, or during a quick change of the displacement of the compressor when the latter is variable displacement with or without clutch.
Dans certaines conditions de fonctionnement, la méthode consiste à prendre aussi en compte une troisième information Tsc, Psc relative indifféremment à une température Tsc du fluide réfrigérant en sortie du compresseur et/ou à une pression Psc du fluide réfrigérant en sortie du compresseur, pour calculer la valeur de ladite section de passage X. En effet, lorsque la température du fluide réfrigérant en sortie du compresseur excède une température limite et/ou lorsque la pression du fluide réfrigérant en sortie du compresseur excède une pression limite, il est préférable de privilégier la première information Tsr à la deuxième information S, de manière à optimiser la pression de fluide réfrigérant régnant entre le compresseur et l'organe de détente, pour des raisons de sécurité. Under certain operating conditions, the method consists in also taking into account a third piece of information Tsc, Psc relative to a temperature Tsc of the refrigerant at the outlet of the compressor and / or to a pressure Psc of the refrigerant at the outlet of the compressor, for calculating the value of said passage section X. Indeed, when the temperature of the refrigerant at the outlet of the compressor exceeds a limit temperature and / or when the pressure of the refrigerant at the outlet of the compressor exceeds a limit pressure, it is preferable to favor the first information Tsr to the second information S, so as to optimize the refrigerant fluid pressure prevailing between the compressor and the expansion member, for reasons of safety.
Préférentiellement, et dans les autres conditions de fonctionnement que celles susvisées, la méthode consiste à privilégier la deuxième information S par rapport à la première information Tsr pour déterminer la valeur de la section de passage X de l'organe de détente. Preferably, and in the other operating conditions than those referred to above, the method consists in giving priority to the second information S with respect to the first information item Tsr for determining the value of the passage section X of the expansion member.
Ces dispositions sont telles qu'une telle boucle de climatisation, et plus particulièrement l'organe de détente qu'elle comporte, est préférentiellement mise en oeuvre en prenant en compte l'apparition d'une surchauffe jugée excessive par rapport à la recherche d'une optimisation de la haute pression régnant entre le compresseur et l'organe de détente, selon le sens de circulation du fluide réfrigérant. Cette primauté donnée au traitement de la surchauffe par rapport au traitement de la haute pression vise à privilégier une préservation des éléments constitutifs de la boucle de climatisation et une diminution de la consommation énergétique du compresseur par rapport à une recherche du meilleur coefficient de performance de ladite boucle. Dans la solution à trouver pour résoudre un tel compromis, les concepteurs de la boucle de climatisation de la présente invention ont fait le choix de prendre en compte en premier lieu le traitement de la surchauffe en sortie de l'évaporateur. These arrangements are such that such an air conditioning loop, and more particularly the expansion member that it comprises, is preferably implemented taking into account the occurrence of overheating deemed excessive compared to the search for an optimization of the high pressure prevailing between the compressor and the expansion member, according to the direction of circulation of the coolant. This primacy given to the treatment of overheating in relation to the treatment of high pressure aims to privilege preservation of the elements constituting the air conditioning loop and a reduction in energy consumption of the compressor compared to a search for the best coefficient of performance of said loop. In the solution to be found to solve such a compromise, the designers of the air conditioning loop of the present invention have made the choice to take into account in the first place the treatment of the superheat at the outlet of the evaporator.
Plus particulièrement, la méthode consiste itérativement à : - déterminer la valeur d'une haute pression optimisée Popt de fluide réfrigérant entre le compresseur et l'organe de détente, et à - déterminer la deuxième information S relative à une surchauffe en sortie de l'évaporateur, et à -calculer une différence D entre la deuxième information S et une valeur limite Slimite de ladite surchauffe, puis à - comparer la différence D à une valeur seuil de différence Dseuil, puis à - évaluer une variation V de la vitesse de rotation du compresseur et la comparer à une valeur limite Vlimite, si la différence D est supérieure à la valeur seuil Dseuil, puis à - modifier ladite section de passage X en fonction de la différence D et de la variation V, si la variation V est supérieure à Vlimite. - modifier ladite section de passage X en fonction de la différence D, si la variation V est strictement inférieure à Vlimite. - évaluer l'optimisation d'une haute pression HP de fluide réfrigérant entre le compresseur et l'organe de détente, si la différence D est strictement inférieure à la valeur seuil Dseuil, puis à - maintenir ladite section de passage X en l'état, si la haute pression HP est optimisée, - évaluer la variation V de la vitesse de rotation du compresseur et la comparer à une valeur limite Vlimite, si la haute pression HP n'est pas optimisée, - modifier ladite section de passage X en fonction de la variation V, si la variation V est supérieure à Vlimite. - maintenir ladite section de passage X en l'état, si la variation V est strictement inférieure à Vlimite. More particularly, the method consists iteratively in: determining the value of an optimized high pressure of refrigerant fluid between the compressor and the expansion device, and determining the second information S relating to an overheating at the outlet of the evaporator, and -calculate a difference D between the second information S and a Slimite limit value of said superheat, then - compare the difference D to a threshold value of difference Dseuil, then to - evaluate a variation V of the speed of rotation of the compressor and compare it to a limit value Vlimite, if the difference D is greater than the threshold value Dthreshold, then to - modify said passage section X according to the difference D and the variation V, if the variation V is greater at Vlimite. modifying said passage section X as a function of the difference D, if the variation V is strictly less than the limit. - Evaluate the optimization of a high HP pressure of refrigerant between the compressor and the expansion member, if the difference D is strictly less than the threshold value Dseuil, then - maintain said passage section X in the state if the HP high pressure is optimized, - evaluate the variation V of the rotational speed of the compressor and compare it with a limit value V limit, if the high pressure HP is not optimized, - modify said passage section X according to of the variation V, if the variation V is greater than the limit. - maintain said passage section X in the state, if the variation V is strictly less than the limit.
Selon une variante de réalisation, ladite deuxième information S est déterminée à partir d'une mesure de température minimale Tmin et maximale Tmax du dit flux d'air. According to an alternative embodiment, said second information S is determined from a minimum temperature measurement Tmin and maximum Tmax of said airflow.
Selon une autre variante de réalisation, ladite deuxième information S est déterminée à partir d'une évaluation de la pression de fluide réfrigérant en sortie de l'évaporateur Pse et d'une évaluation de la température du fluide réfrigérant en sortie de l'évaporateur Tse. According to another variant embodiment, said second piece of information S is determined from an evaluation of the refrigerant pressure at the outlet of the evaporator Pse and from an evaluation of the temperature of the refrigerant at the outlet of the evaporator Tse .
On comprendra que l'évaluation de paramètres, tels que la pression Pse et/ou de la température Tse du fluide réfrigérant en sortie de l'évaporateur, est indifféremment réalisée à partir d'une mesure respective ou d'une estimation respective de ces paramètres. It will be understood that the evaluation of parameters, such as the pressure Pse and / or the temperature Tse of the refrigerant at the outlet of the evaporator, is indifferently made from a respective measurement or a respective estimate of these parameters. .
Selon encore une autre variante de réalisation, ladite deuxième information S est déterminée à partir d'une évaluation de la pression de fluide réfrigérant en sortie de l'évaporateur Pse et d'une mesure de température amont Tamont et aval Taval dudit flux d'air par rapport à l'évaporateur. According to yet another variant embodiment, said second piece of information S is determined from an evaluation of the refrigerant pressure at the outlet of the evaporator Pse and an upstream temperature measurement Tamont and downstream of said airflow. compared to the evaporator.
Un organe de détente de la présente invention est principalement reconnaissable en ce que les moyens électroniques qui contrôlent l'organe de détente sont aptes à prendre en compte simultanément la première information Tsr relative à une température du fluide réfrigérant en sortie du refroidisseur de gaz et la deuxième information S relative à une surchauffe en sortie de l'évaporateur, pour calculer une valeur de ladite section de passage X. An expansion member of the present invention is mainly recognizable in that the electronic means which control the expansion member are able to take into account simultaneously the first information Tsr relating to a temperature of the refrigerant at the outlet of the gas cooler and the second information S relating to an overheating at the outlet of the evaporator, for calculating a value of said passage section X.
La boucle de climatisation de la présente invention est principalement reconnaissable en ce que ladite boucle de climatisation comporte en outre un échangeur de chaleur interne et/ou un accumulateur interposé sur la boucle de climatisation entre l'évaporateur et l'échangeur de chaleur interne. The air conditioning loop of the present invention is mainly recognizable in that said air conditioning loop further comprises an internal heat exchanger and / or an accumulator interposed on the air conditioning loop between the evaporator and the internal heat exchanger.
Description des figures. Description of the figures.
La présente invention sera mieux comprise, et des détails en relevant apparaîtront, à la lecture de la description qui va être faite de variantes de réalisation en relation avec les figures des planches annexées, dans lesquelles : La fig.1 est une vue schématique illustrant une boucle de climatisation de la présente invention. Les fig.2 à fig.4 sont des vues schématiques de variantes de réalisation de la boucle de climatisation illustrée sur la fig.1. La fig.5 est un synoptique d'une méthode de commande de la mise en oeuvre d'un organe de détente constitutif de la boucle de climatisation illustrée sur les fig.2 à fig.4. The present invention will be better understood, and details will arise from reading the description which will be made of variants in connection with the figures of the attached plates, in which: Fig.1 is a schematic view illustrating a air conditioning loop of the present invention. Fig.2 to Fig.4 are schematic views of alternative embodiments of the air conditioning loop shown in Fig.1. FIG. 5 is a block diagram of a method of controlling the implementation of an expansion member constituting the air conditioning loop illustrated in FIGS. 2 to 4.
Sur la fig.1, une boucle de climatisation 1 est destinée à être mise en oeuvre pour refroidir un flux d'air 2 circulant à l'intérieur d'une installation de ventilation, de chauffage et/ou de climatisation d'un véhicule automobile. Ladite boucle 1 comprend une pluralité d'éléments 3,4,5,6,7,8 dont un compresseur 3, un refroidisseur de gaz 4, un échangeur de chaleur interne 5 selon la variante illustrée mais à titre optionnel, un organe de détente 6 et un évaporateur 7 qui est, selon la variante illustrée, associé à un accumulateur 8. Un fluide réfrigérant supercritique, tel que le dioxyde de carbone par exemple, circule successivement à l'intérieur des éléments 3,4,5,6,7,8 de la boucle de climatisation 1 pour y subir un cycle thermodynamique. Plus particulièrement, le fluide réfrigérant circule depuis le compresseur 3 vers le refroidisseur de gaz 4, puis vers une branche chaude 9 de l'échangeur de chaleur interne 5, puis vers l'organe de détente 6, puis vers l'évaporateur 7, puis vers l'accumulateur 8, et enfin vers une branche froide 10 de l'échangeur de chaleur interne 5 pour retourner ensuite au compresseur 3. In Fig.1, an air conditioning loop 1 is intended to be implemented to cool an air flow 2 flowing inside a ventilation system, heating and / or air conditioning of a motor vehicle . Said loop 1 comprises a plurality of elements 3,4,5,6,7,8 including a compressor 3, a gas cooler 4, an internal heat exchanger 5 according to the variant illustrated but optionally, an expansion member 6 and an evaporator 7 which is, according to the variant illustrated, associated with an accumulator 8. A supercritical refrigerant fluid, such as carbon dioxide for example, circulates successively inside the elements 3,4,5,6,7 , 8 of the air conditioning loop 1 to undergo a thermodynamic cycle. More particularly, the refrigerant flows from the compressor 3 to the gas cooler 4, then to a hot leg 9 of the internal heat exchanger 5, then to the expansion member 6, then to the evaporator 7, and then to the accumulator 8, and finally to a cold branch 10 of the internal heat exchanger 5 to then return to the compressor 3.
Au cours dudit cycle thermodynamique, le fluide réfrigérant subit à l'intérieur du compresseur 3 un accroissement de pression jusqu'à une haute pression HP tandis qu'il subit une détente à l'intérieur de l'organe de détente 6. Le compresseur 3 est indifféremment un compresseur à cylindrée fixe ou variable, avec ou sans embrayage. La détente est réalisée à partir d'une modification d'une section de passage X du fluide réfrigérant à l'intérieur de l'organe de détente 6. Cette modification est contrôlée par l'intermédiaire de moyens électroniques 11, tels qu'une carte électronique. Cette dernière 11 est peu encombrante, fiable et aisée à mettre en oeuvre par rapport à d'autres moyens de contrôle connus, tels que ceux équipant une vanne à contrôle thermostatique. La carte électronique 11 est indifféremment intégrée à l'organe de détente 6 ou associée à un calculateur du véhicule ou de la boucle de climatisation. During said thermodynamic cycle, the refrigerant undergoes inside the compressor 3 a pressure increase up to a high pressure HP while it undergoes a relaxation inside the expansion member 6. The compressor 3 is indifferently a compressor with fixed or variable displacement, with or without clutch. The expansion is performed from a modification of a passage section X of the refrigerant inside the expansion member 6. This change is controlled by means of electronic means 11, such as a card electronic. The latter 11 is compact, reliable and easy to implement compared to other known control means, such as those equipping a thermostatic control valve. The electronic card 11 is indifferently integrated with the trigger member 6 or associated with a computer of the vehicle or the air conditioning loop.
Sur les fig.2 à fig.4, la carte électronique 11 est apte à contrôler ladite section de passage X, à partir d'une première information Tsr relative à une température du fluide réfrigérant mesurée en sortie du refroidisseur de gaz 4. In FIGS. 2 to 4, the electronic card 11 is able to control said passage section X, based on a first information item Tsr relating to a temperature of the coolant measured at the outlet of the gas cooler 4.
II est avantageusement proposé par la présente invention que la carte électronique 11 prenne aussi en compte une deuxième information S relative à une surchauffe en sortie de l'évaporateur 7, pour calculer la valeur de ladite section de passage X. Cette dernière X est donc susceptible d'être calculée par la carte électronique 11 à partir de la première Tsr et de la deuxième S information. It is advantageously proposed by the present invention that the electronic card 11 also takes into account a second information S relating to an overheating at the outlet of the evaporator 7, to calculate the value of said passage section X. The latter X is therefore susceptible to be calculated by the electronic card 11 from the first Tsr and the second S information.
Toutefois, pour des raisons de sécurité, il est proposé que la carte électronique 11 prenne aussi en compte une troisième information Tsc, Psc relative indifféremment à une température du fluide réfrigérant en sortie du compresseur et/ou à une pression du fluide réfrigérant en sortie du compresseur, pour calculer la valeur de ladite section de passage X. En effet, dans certaines conditions de fonctionnement, et notamment lorsque la température Tsc du fluide réfrigérant en sortie du compresseur tend à excéder une température limite et/ou lorsque la pression Psc du fluide réfrigérant en sortie du compresseur excède une pression limite, il est nécessaire de contrôler la haute pression HP, quitte à tolérer une surchauffe en sortie de l'évaporateur. However, for security reasons, it is proposed that the electronic card 11 also take into account a third piece of information Tsc, Psc relative to a refrigerant temperature at the outlet of the compressor and / or a refrigerant pressure at the outlet of the compressor. compressor, for calculating the value of said passage section X. Indeed, under certain operating conditions, and especially when the temperature Tsc of the refrigerant at the outlet of the compressor tends to exceed a limit temperature and / or when the pressure Psc of the fluid refrigerant output of the compressor exceeds a limit pressure, it is necessary to control the HP high pressure, even if tolerate overheating at the outlet of the evaporator.
Dans les autres conditions de fonctionnement que celles susvisées, il est avantageusement proposé par la présente invention de prendre en compte préférentiellement la deuxième information S par rapport à la première information Tsr pour calculer la valeur de la section de passage X. Autrement dit, dans le compromis à trouver entre une maîtrise de la surchauffe en sortie de l'évaporateur 7 et une optimisation de la haute pression HP, les concepteurs de la présente invention ont fait le choix de considérer en premier lieu la deuxième information S, à l'encontre des habitudes prises dans le domaine, pour garantir au mieux un confort thermique aux occupants du véhicule et pour maintenir au plus bas niveau possible la consommation énergétique du compresseur 3. In other operating conditions than those mentioned above, it is advantageously proposed by the present invention to preferentially take into account the second information S with respect to the first information Tsr to calculate the value of the passage section X. In other words, in the compromise to be found between a control of the superheating at the outlet of the evaporator 7 and an optimization of the HP high pressure, the designers of the present invention have chosen to consider first the second information S, against the habits taken in the field, to best guarantee thermal comfort to the occupants of the vehicle and to keep the energy consumption of the compressor at the lowest possible level 3.
Selon la première variante de réalisation représentée sur la fig.2, ladite deuxième information S est déterminée à partir d'une évaluation de la pression de fluide réfrigérant en sortie de l'évaporateur Pse et d'une évaluation de la température du fluide réfrigérant en sortie de l'évaporateur Tse. According to the first variant embodiment shown in FIG. 2, said second piece of information S is determined from an evaluation of the refrigerant pressure at the outlet of the evaporator Pse and an evaluation of the temperature of the refrigerating fluid. Tse evaporator outlet.
Selon la deuxième variante de réalisation représentée sur la fig.3, ladite deuxième information S est déterminée à partir d'une évaluation de la pression de fluide réfrigérant en sortie de l'évaporateur Pse et d'une mesure de température amont Tamont et aval Taval dudit flux d'air 2 par rapport à l'évaporateur 3. According to the second embodiment shown in FIG. 3, said second information S is determined from an evaluation of the refrigerant pressure at the outlet of the evaporator Pse and an upstream temperature measurement Tamont and downstream Taval said air flow 2 with respect to the evaporator 3.
Selon la troisième variante de réalisation représentée sur la fig.4, ladite deuxième information S est déterminée à partir d'une mesure de température minimale Tmin et maximale Tmax dudit flux d'air 2. According to the third variant embodiment shown in FIG. 4, said second piece of information S is determined from a minimum temperature measurement Tmin and maximum Tmax of said air stream 2.
Sur la fig.5, une méthode de commande de l'organe de détente 6 comporte une séquence d'étapes mise en oeuvre itérativement pour déterminer à chaque séquence une valeur de la section de passage X de l'organe de détente 6 jusqu'à ce qu'une séquence suivante détermine une nouvelle valeur de la section de passage X. In FIG. 5, a method for controlling the expansion member 6 comprises a sequence of steps implemented iteratively to determine at each sequence a value of the passage section X of the expansion member 6 up to what a next sequence determines a new value of the passage section X.
En premier lieu, une telle méthode comporte une étape d'initialisation et de remise à zéro 12 de capteurs nécessaires aux mesures susvisées. In the first place, such a method comprises a step of initializing and resetting 12 sensors necessary for the aforementioned measures.
En second lieu, la méthode comporte une étape d'acquisition 13 des différentes mesures de température et de pression énoncées ci-dessus, qui sont nécessaires au calcul de ladite deuxième information S et d'une pression optimisée Popt de fluide réfrigérant pour la haute pression HP. En troisième lieu, la méthode comporte une étape de calcul 14 de la deuxième information S et de la pression optimisée Popt. Secondly, the method comprises an acquisition step 13 of the various temperature and pressure measurements mentioned above, which are necessary for the calculation of said second information S and an optimized pressure Popt of refrigerant for the high pressure HP. Third, the method comprises a calculation step 14 of the second information S and the optimized pressure Popt.
Puis, les concepteurs de la présente invention ont fait le choix de mettre en oeuvre 10 une étape de calcul permettant de déterminer une différence D entre la deuxième information S et une valeur Slimite de ladite surchauffe, et de comparer cette différence D à une différence Dseuil. Deux cas se présentent : soit la différence D est supérieure ou égale à Dseuil, soit la différence D est strictement inférieure à Dseuil. 15 Dans le cas où la différence D est supérieure ou égale à Dseuil, il est nécessaire de contrôler la surchauffe et de la réduire. Pour ce faire, on vérifie si une variation V de la vitesse de rotation du compresseur 3 excède une valeur limite Viimite. Dans l'affirmative, on modifie 15 ladite section de passage X en fonction de la 20 différence D et de la variation V. Dans la négative, on modifie 16 la section de passage X en fonction de la différence D uniquement. Cette modification 15,16 se fait de manière itérative de telle sorte qu'une valeur nouvelle de la section de passage X soit calculée en fonction de la valeur précédente de la section de passage X corrigée d'un facteur dépendant soit de la différence D et de la 25 variation V, soit de la différence uniquement. Dans une ultime étape 17 valable dans l'affirmative 15 et dans la négative 16, il est procédé à une correction de la valeur de la section de passage X pour éviter une prise en compte trop importante de la deuxième information S par rapport à l'optimisation de la haute pression HP. Then, the designers of the present invention have made the choice to implement a calculation step making it possible to determine a difference D between the second piece of information S and a Slimite value of said superheating, and to compare this difference D with a difference Dseuil . Two cases arise: either the difference D is greater than or equal to Dseuil, or the difference D is strictly less than Dseuil. In the case where the difference D is greater than or equal to D threshold, it is necessary to control the overheating and to reduce it. To do this, it is verified whether a variation V of the rotational speed of the compressor 3 exceeds a limit value Viimite. In the affirmative, said passage section X is modified as a function of the difference D and of the variation V. In the negative, the passage section X is modified as a function of the difference D only. This change 15,16 is done iteratively so that a new value of the passage section X is calculated as a function of the previous value of the crossing section X corrected by a factor depending either on the difference D and V variation, or difference only. In a last step 17 valid in the affirmative 15 and in the negative 16, it is proceeded to a correction of the value of the passage section X to avoid taking too much into account the second information S with respect to the HP high pressure optimization.
30 Dans le cas où la différence D est strictement inférieure à Dseuil, la surchauffe est acceptable, il est alors possible de contrôler la section de passage X uniquement en prenant en compte l'optimisation de la haute pression HP. Dans une étape de5 vérification 18, on détermine s'il est possible d'optimiser la haute pression HP. Dans l'affirmative, on vérifie si la variation V de la vitesse de rotation du compresseur 3 excède la valeur limite Vlimite. Dans l'affirmative, on calcule 19 un paramètre de correction de la valeur de la section de passage X en fonction de la variation V. Dans la négative, on met à zéro 20 le paramètre de correction de la valeur de la section de passage X. Puis, on modifie 21 ladite section de passage X en fonction du paramètre correcteur, et ensuite on modifie 22 ladite section de passage X de l'optimisation de la haute pression HP.10 In the case where the difference D is strictly less than Dseuil, the superheating is acceptable, it is then possible to control the passage section X only taking into account the optimization of the HP high pressure. In a verification step 18, it is determined whether it is possible to optimize the HP high pressure. If so, it is checked whether the variation V of the rotational speed of the compressor 3 exceeds the limit value Vlimite. If so, a correction parameter is calculated for the value of the passage section X as a function of the variation V. If not, the correction parameter of the value of the passage section X is set to zero. Then, said passage section X is modified as a function of the corrective parameter, and then said passage section X is modified for the optimization of the high pressure HP.
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