La présente invention se rapporte au domaine des procédés de contrôle d’un système de refroidissement pour véhicule automobile. Plus particulièrement, la présente invention concerne un procédé de contrôle d’un compresseur à cylindrée fixe pour système de climatisation 1 d’un véhicule automobile à combustion.

De manière générale, pour les véhicules automobile à combustion, le compresseur du système de climatisation est entraîné en rotation directement par le moteur à combustion. La mise en rotation du compresseur est quant à elle généralement contrôlée par un embrayage pilotable afin de coupler ou non le compresseur au moteur à combustion. Le système de climatisation comporte un évaporateur disposé généralement dans un dispositif de chauffage, ventilation et air conditionné, appelé également HVAC pour « Heating, Ventilation and Air Conditioning » en anglais, afin de refroidir un flux d’air interne à destination de l’habitacle.

La température du flux d’air interne en sortie de l’évaporateur est mesurée et contrôlée afin que le flux d’air interne arrive à une température cible déterminée par la commande de l’utilisateur. Ce contrôle de la température d’air en sortie de l’évaporateur est généralement réalisé par des cycles d’engagement et de désengagement de l’embrayage pilotable afin de mettre en rotation ou non le compresseur. Lorsque la température du flux d’air interne en sortie de l’évaporateur baisse et atteint un seuil minimum l’embrayage pilotable est désengagé afin d’arrêter le compresseur et limiter la baisse de la température du flux d’air interne. Lorsque la température du flux d’air interne en sortie de l’évaporateur remonte et atteint un seuil maximum l’embrayage pilotable est enclenché afin de mettre en route le compresseur et limiter la hausse de la température du flux d’air interne. Le seuil minimum de température est inférieur au seuil maximum de température.

Ce contrôle avec un seuil minimum et un seuil maximum de température du flux d’air interne en sortie de l’évaporateur entraîne, du fait de l’inertie du système de climatisation une variation assez importante, par exemple de plus ou moins 3 degrés, de la température du flux d’air interne en sortie de l’évaporateur.

Pour assurer le confort de l’utilisateur, cette variation est généralement compensée par un réchauffeur disposé au sein du dispositif de ventilation et d’air conditionné en aval de l’évaporateur dans le flux d’air interne. Ce réchauffeur, par exemple un radiateur électrique ou un radiateur dans lequel circule un fluide caloporteur d’un circuit de refroidissement du moteur thermique, réchauffe le flux d’air interne afin de lisser ses variations de température et être redistribué dans l’habitacle à la température cible. Cependant, ce mode de contrôle de la température du flux d’air interne en sortie de l’évaporateur n’est pas satisfaisant lorsque le réchauffeur ne peut pas être utilisé, par exemple lors d’une défaillance, ou alors s’il est absent comme au sein d’un dispositif de ventilation et d’air conditionné simple.

Un des buts de la présente invention est donc de remédier au moins partiellement aux inconvénients de l’art antérieur et de proposer un procédé de contrôle amélioré.

La présente invention concerne donc un procédé de contrôle d’un compresseur à cylindrée fixe pour système de climatisation d’un véhicule automobile à combustion, ledit compresseur étant relié au moteur du véhicule automobile de sorte à être entraîné en rotation, ladite liaison comportant un embrayage pilotable, le système de climatisation comportant en outre un évaporateur destiné à être traversé par un flux d’air interne, le système de climatisation comportant un capteur de température disposé au niveau de l’évaporateur de sorte à déterminer la température de sortie de l’évaporateur du flux d’air interne, le procédé de contrôle comportant une étape de détermination de la température de sortie de l’évaporateur du flux d’air interne,

- si la température du flux d’air interne en sortie de l’évaporateur est inférieure à un premier seuil et si l’embrayage pilotable est enclenché, alors l’embrayage pilotable est désengagé de sorte que le compresseur ne soit plus entraîné en rotation,

- si la température du flux d’air interne en sortie de l’évaporateur est supérieure à un deuxième seuil et si l’embrayage pilotable est désengagé, alors l’embrayage pilotable est enclenché de sorte que le compresseur soit entraîné en rotation, le premier seuil ayant une valeur de température supérieure à celle du deuxième seuil. Selon un aspect de l’invention, le procédé de contrôle comporte un premier délai de désengagement et un deuxième délai d’enclenchement de sorte que :

- si la température du flux d’air interne en sortie de l’évaporateur est inférieure au premier seuil, si l’embrayage pilotable est enclenché et si le deuxième délai d’enclenchement est écoulé, alors l’embrayage pilotable est désengagé de sorte que le compresseur ne soit plus entraîné en rotation et le premier délai de désengagement est lancé,

- si la température du flux d’air interne en sortie de l’évaporateur est supérieure au deuxième seuil, si l’embrayage pilotable est désengagé et si le premier délai de désengagement est écoulé, alors l’embrayage pilotable est enclenché de sorte que le compresseur soit entraîné en rotation et le deuxième délai d’enclenchement est lancé. Selon un autre aspect de l’invention, les premier et deuxième délais sont déterminés en fonction de paramètres tels que :

- la température extérieure de l’air,

- une température cible du flux d’air interne au niveau de l’habitacle,

- la vitesse de rotation du compresseur,

- le débit du flux d’air interne,

- la capacité, les dimensions et les performances des différents composants du système de climatisation.

Selon un autre aspect de l’invention, le temps cumulé du premier délai de désengagement et du deuxième délai d’enclenchement est déterminé de sorte que la fréquence des cycles enclenchement/désengagement de l’embrayage pilotable soit inférieure à une fréquence limite.

Selon un autre aspect de l’invention, le premier délai de désengagement est plus long que le deuxième délai d’enclenchement .

Selon un autre aspect de l’invention, le premier et le deuxième seuil de température de la température du flux d’air interne en sortie de l’évaporateur sont déterminés en fonction de paramètres tels que :

- la température extérieure de l’air,

- une température cible du flux d’air interne au niveau de l’habitacle,

- la vitesse de rotation du compresseur, et

- le débit du flux d’air interne.

Selon un autre aspect de l’invention, l’embrayage pilotable est un embrayage électromagnétique .

Selon un autre aspect de l’invention, le capteur de température est disposé contre des ailettes au sein de l’évaporateur et en ce que la température du flux d’air interne en sortie de l’évaporateur est déterminée en fonction de :

- la température mesurée par ledit capteur de température,

- la température d’air extérieur, et

- le débit du flux d’air interne. Selon un autre aspect de l’invention, le capteur de température est disposé dans le flux d’air interne en aval de l’évaporateur.

Selon un autre aspect de l’invention, l’évaporateur est disposé au sein d’un dispositif de ventilation et d’air conditionné dépourvu d’un réchauffeur en aval dudit évaporateur dans le flux d’air interne.

D’autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description suivante, fournie à titre illustratif et non limitatif, et des dessins annexés dans lesquels :

La figure 1 montre une représentation schématique d’un système de climatisation, la figure 2 montre une représentation schématique d’un dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné, la figure 3 montre une représentation schématique d’un dispositif de ventilation et d’air conditionné, la figure 4 montre un graphique de l’évolution et du contrôle de la température d’air en sortie d’un évaporateur dans le temps selon un mode de réalisation de l’art antérieur, la figure 5 montre un graphique de l’évolution et du contrôle de la température d’air en sortie d’un évaporateur dans le temps selon l’invention.

Sur ces figures, les éléments identiques portent les mêmes références numériques.

Les réalisations suivantes sont des exemples. Bien que la description se réfère à un ou plusieurs modes de réalisation, ceci ne signifie pas nécessairement que chaque référence concerne le même mode de réalisation, ou que les caractéristiques s'appliquent seulement à un seul mode de réalisation. De simples caractéristiques de différents modes de réalisation peuvent également être combinées et/ou inter-changées pour fournir d'autres réalisations.

Dans la présente description, on peut indexer certains éléments ou paramètres, comme par exemple premier élément ou deuxième élément ainsi que premier paramètre et second paramètre ou encore premier critère et deuxième critère, etc. Dans ce cas, il s’agit d’un simple indexage pour différencier et dénommer des éléments ou paramètres ou critères proches, mais non identiques. Cette indexation n’implique pas une priorité d’un élément, paramètre ou critère par rapport à un autre et on peut aisément interchanger de telles dénominations sans sortir du cadre de la présente description. Cette indexation n’implique pas non plus un ordre dans le temps par exemple pour apprécier tel ou tel critère. Dans la présente description, on entend par « en amont » qu’un élément est disposé avant un autre par rapport au sens de circulation d'un fluide. A contrario, on entend par « en aval » qu’un élément est disposé après un autre par rapport au sens de circulation du fluide.

La figure 1 montre un système de climatisation 1 simplifié pour véhicule automobile à moteur M à combustion. Le système de climatisation 1 comporte, dans le sens de circulation d’un fluide réfrigérant :

- un compresseur 3,

- un condenseur 4 destiné notamment à être traversé par un flux d’air externe, par exemple étant disposé en face avant du véhicule automobile,

- un dispositif de détente 5, par exemple une vanne d’expansion, et

- un évaporateur 6 destiné à être traversé par un flux d’air interne 200.

Le système de climatisation 1 peut également comporter un dispositif de séparation de phase 7, par exemple un accumulateur, disposé en amont du compresseur 3, entre F évaporateur 6 et ledit compresseur 3.

Le compresseur 3 est un compresseur à cylindré fixé, c’est à dire que sa cylindrée n’est pas variable et ne peut être adaptée en fonction des besoins en puissance de refroidissement. Le compresseur 3 et le moteur M du véhicule automobile sont reliés l’un à l’autre de sorte que le moteur M entraîne en rotation le compresseur 3. Plus précisément, le compresseur 3 est relié à une première poulie 30 par un arbre de liaison et le moteur M comporte une deuxième poulie 32, généralement fixée au vilebrequin. La première 31 et la deuxième poulie 32 sont reliée l’une à l’autre par une courroie 33, appelée courroie d’accessoires. Une alternative avec des roues dentées et une chaîne peut également être envisagée. La liaison entre le compresseur 3 et le moteur M comporte également un embrayage 30 pilotable. Plus particulièrement, cet embrayage peut être disposé sur l’arbre de liaison reliant la première poulie 31 et le compresseur 3. Cet embrayage 30 pilotable peut par exemple être un embrayage électromagnétique relié électriquement à un calculateur (non représenté) mettant en œuvre le procédé de gestion.

Toujours selon la figure 1, le système de climatisation 1 comporte également un capteur de température 20 disposé au niveau de F évaporateur 6 de sorte à déterminer la température de sortie de F évaporateur 6 du flux d’air interne 200.

Selon un premier mode de réalisation, le capteur de température 20 peut être disposé contre des ailettes au sein de l’évaporateur 6. La température du flux d’air interne 200 en sortie de l’évaporateur 6 est alors déterminée en fonction de :

- la température mesurée par ledit capteur de température 20,

- la température d’air extérieur, généralement mesurée par un capteur de température dédié

- la vitesse de rotation du compresseur 3, et

- le débit du flux d’air interne 200, généralement déterminé en fonction de la vitesse de roulage du véhicule et/ou de la vitesse de rotation d’un ventilateur 101 décrit plus loin dans la description.

Dans ce premier mode de réalisation, du fait que le capteur est directement au contact de l’évaporateur 6, la température mesurée par ce dernier ne correspond pas directement à la température du flux d’air interne 200 en sortie de l’évaporateur 6. Ces paramètres permettent de déterminer, au moyen de tables de conversion établie pour l’évaporateur 6 par expérimentation, la température du flux d’air interne 200 en sortie de l’évaporateur 6. Ce premier mode de réalisation est notamment utile afin de fournir un évaporateur 6 avec un capteur 20 intégré afin de faciliter le montage et l’intégration.

Selon un deuxième mode de réalisation, le capteur de température 20 est disposé dans le flux d’air interne 200 en aval de l’évaporateur 6. Ce deuxième mode de réalisation permet une mesure directe de la température du flux d’air interne 200 en sortie de l’évaporateur 6.

D’autres architectures de système de climatisation 1 plus complexes peuvent être envisagées sans sortir du cadre de l’invention du moment qu’elles comportent un évaporateur 6 destiné à être traversé par un flux d’air interne 200 et un capteur de température 20 disposé au niveau de l’évaporateur 6 de sorte à déterminer la température de sortie de l’évaporateur 6 du flux d’air interne 200. Le système de climatisation 1 peut par exemple être inversible afin de fonctionner dans un mode pompe à chaleur pour réchauffer le flux d’air interne. la figure 2 montre un dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné 100 autrement appelé HVAC pour « Heating, Ventilation and Air Conditioning » en anglais. Ce dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné 100 comporte un ventilateur 101 ou pulseur permettant de générer le flux d’air interne. L’évaporateur 6 est disposé au sein dudit dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné 100 afin d’être traversé par le flux d’air interne 200. Selon le deuxième mode de réalisation décrit plus haut, le capteur de température 20 peut être intégré au sein dudit dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné 100 en aval de l’évaporateur 6. En aval de l’évaporateur 6, le dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné 100 comporte un réchauffeur 110, par exemple un dispositif de chauffage électrique, permettant de réchauffant le flux d’air interne 200. Toujours en aval de l’évaporateur 6, le dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné 100 comporte également une chambre de distribution 102 afin de redistribuer le flux d’air 200 dans des conduites 103a, 103b et 103c. Ces conduites 103a, 103b et 103c peuvent plus particulièrement comporter chacune un volet 104 afin de permettre ou non le passage du flux d’air interne 200. Ces conduites 103a, 103b et 103c peuvent notamment desservir respectivement la partie supérieure de l’habitacle sous le pare-brise, l’habitacle en lui-même et la partie basse de l’habitacle en direction des pieds de l’utilisateur. Le dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné 100 peut également comporter un volet de mixage 105 afin de rediriger le flux d’air interne 200 en sortie de l’évaporateur 6 vers la chambre de distribution 102, le réchauffeur 110 ou les deux en même temps.

La figure 3 montre un dispositif de ventilation et d’air conditionné 100‘ autrement appelé VAC pour « Ventilation and Air Conditioning » en anglais. Ce dispositif de ventilation et d’air conditionné 100‘ est identique au dispositif de chauffage, ventilation et d’air conditionné 100 à la différence qu’il est dépourvu d’un réchauffeur 110 en aval dudit évaporateur 6 dans le flux d’air interne 200. Ce dispositif de ventilation et d’air conditionné 100‘ est particulièrement utilisé pour des véhicules destiné à circuler sous des climats chauds dans lesquels le chauffage du flux d’air interne 200 n’est pas une nécessité. De plus, ce dispositif de ventilation et d’air conditionné 100‘ est plus économique car il ne comporte pas de réchauffeur 110 ni de volet de distribution 105. Dans le cas où le réchauffeur 110 n’est pas opérationnel ou alors dans le cas où le véhicule automobile est équipé d’un dispositif de ventilation et d’air conditionné 100’, la température cible du flux d’air interne 200 au niveau de l’habitacle ne peut être contrôlée que par le contrôle de la température du flux d’air interne 200 en sortie de l’évaporateur 6.

Le procédé de contrôle de la température du flux d’air interne 200 comporte une étape de détermination de la température de sortie de l’évaporateur 6 du flux d’air interne 200. Cette détermination de la température en sortie de l’évaporateur 6 est réalisée au moyen du capteur de température 20. Selon la position du capteur de température 20, cela peut être réalisé par une mesure directe ou par calcul selon différents paramètres comme expliqué plus haut. Si la température du flux d’air interne 200 en sortie de l’évaporateur 6 est inférieure à un premier seuil Tl, dit seuil de désengagement, et si l’embrayage 30 pilotable est enclenché, alors l’embrayage 30 pilotable est désengagé de sorte que le compresseur 3 ne soit plus entraîné en rotation.

Si la température du flux d’air interne 200 en sortie de l’évaporateur 6 est supérieure à un deuxième seuil T2, dit seuil d’enclenchement, et si l’embrayage 30 pilotable est désengagé, alors l’embrayage 30 pilotable est enclenché de sorte que le compresseur 3 soit entraîné en rotation.

La figure 4 montre un graphique de l’évolution de la température du flux d’air interne 200 en sortie de l’évaporateur 6 au cours du temps lorsque le premier seuil Tl a une valeur de température inférieure à celle du deuxième seuil T2. Dans l’exemple illustré à la figure 4, la température extérieure de l’air est de l’ordre de 25°C et la température cible Ttarg en sortie de l’évaporateur 6 est de 10°C. Le premier seuil Tl est à une température de 8°C et le deuxième seuil T2 est quant à lui à une température de 8,4°C. La courbe de l’évolution de la température du flux d’air interne 200 montre des variations cycliques de température de l’ordre de 6°C entre la température minimum et la température maximum.

Dans un premier temps, la température du flux d’air interne 200 diminue du fait que le système de climatisation 1 est en fonctionnement, c’est à dire que l’embrayage 30 pilotable est enclenché et donc que le compresseur 3 est en rotation. La température du flux d’air interne 200 atteint alors le premier seuil Tl et l’embrayage 30 pilotable est désengagé.

Entre le premier seuil Tl et le deuxième seuil T2, la courbe d’évolution de la température du flux d’air interne 200 forme une portion A légendée sur la figure 4. Dans la première partie de cette portion A, la température du flux d’air interne 200 continue de diminuer du fait de l’inertie thermique du système de climatisation 1. La température du flux d’air interne 200 atteint un minimum inférieur au premier seuil TL La température du flux d’air interne 200 remonte ensuite du fait du désengagement de l’embrayage 30 pilotable et de l’arrêt du compresseur 3 jusqu’à atteindre le deuxième seuil T2. L’embrayage 30 pilotable est alors enclenché de sorte à remettre en rotation de compresseur 3 et remettre en route le système de climatisation 1.

Entre le deuxième seuil T2 et le premier seuil Tl, la courbe d’évolution de la température du flux d’air interne 200 forme la portion B légendée sur la figure 4. Dans la première partie de cette portion B, la température du flux d’air interne 200 continue d‘augmenter du fait de l’inertie thermique du système de climatisation 1 et de la remise en route dudit système de climatisation 1. La température du flux d’air interne 200 atteint un maximum supérieur au deuxième seuil T2. La température du flux d’air interne 200 redescend ensuite du fait de l’enclenchement de l’embrayage 30 pilotable et de la remise en route du compresseur 3 jusqu’à atteindre de nouveau le premier seuil TL

La figure 5 montre également un graphique de l’évolution de la température du flux d’air interne 200 en sortie de l’évaporateur 6 au cours du temps mais dans lequel le premier seuil Tl a une valeur de température supérieure à celle du deuxième seuil T2. La courbe de l’évolution de la température du flux d’air interne 200 en sortie de l’évaporateur 6 a un profil similaire à la courbe de la figure 4. Cependant, du fait que le premier seuil Tl a une valeur de température supérieure à celle du deuxième seuil de température T2, la courbe de l’évolution de la température du flux d’air interne 200 montre des variations cycliques de température de l’ordre de 4°C entre la température minimum et la température maximum. Ces variations sont moindres par rapport à celle de la figure 4 et donc dans l’habitacle, le flux d’air interne 200 est perçu comme plus constant et donc le confort est amélioré. Cette diminution de la variation cyclique de température est due au fait que l’inertie du système de climatisation 1 est anticipée et compensée.

Le premier seuil Tl et le deuxième seuil T2 de température de la température du flux d’air interne 200 en sortie de l’évaporateur 6 sont de préférence variables et déterminés en fonction de paramètres tels que :

- la température extérieure de l’air,

- une température cible du flux d’air interne 200 au niveau de l’habitacle,

- la vitesse de rotation du compresseur 3, et

- le débit du flux d’air interne 200.

La température extérieure de l’air, la vitesse de rotation du compresseur 3 et le débit du flux d’air interne 200 permettent de caractériser la puissance de refroidissement du système de climatisation 1. Le premier seuil Tl et le deuxième seuil T2 sont alors déterminés en fonction de tables expérimentales afin d’atteindre la température cible du flux d’air interne 200 au niveau de l’habitacle. Dans l’exemple illustré à la figure 5, le premier seuil Tl est de l’ordre de 9,5°C et le deuxième seuil T2 de l’ordre de 8,5°C. De plus, des paramètres tels que la capacité, les dimensions et les performances des différents composants du système de climatisation peuvent également entrer en compte dans la détermination des premier Tl et deuxième T2 seuils.

Afin de limiter la fréquence des cycles enclenchement/désengagement de l’embrayage 30 pilotable et ainsi préserver la durée de vie dudit embrayage 30 pilotable et du compresseur 3, le procédé de contrôle peut comporter un premier délai DI de désengagement durant lequel l’embrayage 30 pilotable ne peut se réenclencher et un deuxième délai D2 d’enclenchement durant lequel l’embrayage 30 pilotable ne peut se désengager. Ces premier DI et deuxième D2 délais sont visibles sur la figure 5. Ainsi, si la température du flux d’air interne 200 en sortie de l’évaporateur 6 est inférieure au premier seuil Tl, si l’embrayage 30 pilotable est enclenché et si le deuxième délai D2 d’enclenchement est écoulé, alors l’embrayage 30 pilotable est désengagé de sorte que le compresseur 3 ne soit plus entraîné en rotation et le premier délai DI de désengagement est lancé.

De même, si la température du flux d’air interne 200 en sortie de l’évaporateur 6 est supérieure au deuxième seuil T2, si l’embrayage 30 pilotable est désengagé et si le premier délai DI de désengagement est écoulé, alors l’embrayage 30 pilotable est enclenché de sorte que le compresseur 3 soit entraîné en rotation et le deuxième délai D2 d’enclenchement est lancé.

Au même titre que les premier Tl et deuxième T2 seuils, les premier DI et deuxième D2 délais peuvent être déterminés en fonction de paramètres tels que :

- la température extérieure de l’air,

- une température cible du flux d’air interne 200 au niveau de l’habitacle,

- la vitesse de rotation du compresseur 3, et

- le débit du flux d’air interne 200.

De plus, des paramètres tels que la capacité, les dimensions et les performances des différents composants du système de climatisation peuvent également entrer en compte dans la détermination des premier DI et deuxième D2 délais.

La température extérieure de l’air, la vitesse de rotation du compresseur 3 et le débit du flux d’air interne 200, permettent de caractériser la puissance de refroidissement du système de climatisation 1. Le premier délai DI et le deuxième délai D2 sont alors déterminés en fonction de tables expérimentales afin d’atteindre la température cible du flux d’air interne 200 au niveau de l’habitacle. De plus, le temps cumulé du premier délai DI de désengagement et du deuxième délai D2 d’enclenchement peut être déterminé de sorte que la fréquence des cycles enclenchement/désengagement de l’embrayage 30 pilotable soit inférieure à une fréquence limite. Cela permet notamment de respecter des exigences de constructeurs quant à la fréquence de ces cycles. Par exemple, la fréquence de cycles maximale peut être de l’ordre de quatre ou cinq cycles par minute.

De préférence, le premier délai DI de désengagement est plus long que le deuxième délai D2 d’enclenchement . En effet, le temps de désengagement de l’embrayage 30 pilotable et d’arrêt du compresseur 3, responsable en partie de l’inertie du système de climatisation 1, est plus long que le temps d’enclenchement de l’embrayage 30 pilotable et de remise en rotation du compresseur 3, également, responsable en partie de l’inertie du système de climatisation 1. Ainsi, par exemple, pour des conditions expérimentales identiques à celles de la figure 5, c’est-à-dire une température extérieure de 25°C et une température cible Ttarg en sortie de l’évaporateur 6 de 10°C, le premier délai DI peut être de l’ordre de 7s et le deuxième délai D2 de l’ordre de 5s. De tels premier DI et deuxième D2 délais permettent d’avoir une fréquence de cycle inférieure à 5 cycles par minute.

Ainsi, on voit bien que le fait que le premier seuil Tl ait une valeur de température supérieure au deuxième seuil T2 permet, dans le procédé de contrôle de la température du flux d’air interne 200 en sortie de l’évaporateur 6, de limiter l’amplitude des variations de température et ainsi cela permet un meilleur confort dans l’habitacle avec un ressenti de la température du flux d’air interne 200 plus constant.