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WO2004005059A1 - Installation de climatisation munie d’un dispositif electronique de controle - Google Patents

Installation de climatisation munie d’un dispositif electronique de controle Download PDF

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Publication number
WO2004005059A1
WO2004005059A1 PCT/FR2003/001987 FR0301987W WO2004005059A1 WO 2004005059 A1 WO2004005059 A1 WO 2004005059A1 FR 0301987 W FR0301987 W FR 0301987W WO 2004005059 A1 WO2004005059 A1 WO 2004005059A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
value
air conditioning
compressor
installation according
control device
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/FR2003/001987
Other languages
English (en)
Inventor
Mohamed Ben Yahia
Jin Ming Liu
Jean-Luc Thuez
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Valeo Climatisation SA
Original Assignee
Valeo Climatisation SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Valeo Climatisation SA filed Critical Valeo Climatisation SA
Priority to AU2003260634A priority Critical patent/AU2003260634A1/en
Publication of WO2004005059A1 publication Critical patent/WO2004005059A1/fr
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3205—Control means therefor
    • B60H1/3216—Control means therefor for improving a change in operation duty of a compressor in a vehicle
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60H—ARRANGEMENTS OF HEATING, COOLING, VENTILATING OR OTHER AIR-TREATING DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR PASSENGER OR GOODS SPACES OF VEHICLES
    • B60H1/00—Heating, cooling or ventilating [HVAC] devices
    • B60H1/32—Cooling devices
    • B60H1/3204—Cooling devices using compression
    • B60H1/3205—Control means therefor
    • B60H1/3208—Vehicle drive related control of the compressor drive means, e.g. for fuel saving purposes

Definitions

  • the invention relates to air conditioning circuits of motor vehicles.
  • the air conditioning system compressor is driven by the engine and therefore consumes part of the engine power. Although the power absorbed by the compressor, when it is running, is not significant, it still influences the performance of the engine. By reducing the efficiency of the engine, the power actually absorbed by the compressor increases fuel consumption and the pollution generated by the vehicle's exhaust gases.
  • One way to optimize engine efficiency is to estimate the instantaneous power actually absorbed by the compressor. Knowledge of this information makes it possible, in fact, to adapt the engine injection parameters to real needs. In the absence of this information, the injection computer chooses, by default, injection parameters corresponding to the maximum value of the power absorbed, a value which is rarely reached in practice.
  • Such compressors absorb a power which depends on the operating conditions and which cannot therefore be reduced, even if the power actually absorbed by the compressor is known.
  • the estimate of the instantaneous power absorbed by the compressor is obtained from a mapping of the most used operating states.
  • This mapping includes reference states, each reference state being associated with a value of the power absorbed by the compressor, provided by prior tests.
  • the estimate of the power absorbed by the compressor is obtained by comparing the operating state of the air conditioning circuit with a reference state forming part of the map.
  • this reference state is determined by using the instantaneous value of the high pressure measured by a first sensor and information relating to the operation of the vehicle measured by a second sensor.
  • the methods based on such a mapping require significant development times and are based on exclusively empirical data. They have the disadvantage of not taking into account all the possible cases of operation and consequently of providing approximate results.
  • French patent application No. 01 16568 proposes an air conditioning system capable of providing an estimate of the instantaneous power absorbed from the estimate of the flow rate of refrigerant in the air conditioning circuit.
  • This installation has the drawback of providing an estimate of the refrigerant flow rate from information relating to the speed of the vehicle and from information relating to the voltage of the motor-fan assembly, these two information being not available. on all vehicles.
  • the invention provides an air conditioning installation for a motor vehicle equipped with an injection computer and a refrigerant circuit comprising a compressor, a condenser, an expansion device and an evaporator, as well as a electronic control device intended to interact with the refrigerant circuit and the injection computer.
  • the installation comprises: a first measurement member capable of supplying a value relating to the pressure of the fluid leaving the compressor, known as high pressure,
  • a second measurement member for supplying a value relating to the pressure of the fluid entering the compressor, known as the low pressure
  • memory means forming a table with three inputs, this table being filled as a function of prior data on relationships between coefficients and three quantities linked to the operation of the air conditioning circuit, and instantaneously supplying the value of said coefficients to the electronic control device, the electronic control device being able to implement the resolution of an equation relating the power absorbed by the compressor to the high pressure and to the low pressure in order to calculate an estimate of a quantity relating to the refrigerant, said equation being obtained from the coefficients provided by the table.
  • the three quantities linked to the operation of the air conditioning circuit relate to the speed of rotation of the compressor, the temperature of the outside air arriving in the evaporator and the voltage of the blower.
  • the inputs of the table are connected to the injection computer to receive the instantaneous value of the three quantities linked to the operation of the air conditioning circuit.
  • the air conditioning installation comprises an air conditioning computer connected to the injection computer and to the fluid circuit refrigerant, while the memory means and the electronic control device are arranged in the air conditioning computer.
  • the quantity relating to the refrigerant is the power absorbed by the compressor, and the electronic control device is able to solve said equation from instantaneous values of high pressure and low pressure.
  • the quantity relating to the refrigerant is the maximum value of the compression ratio of the compressor and the electronic control device is capable of solving said equation from the maximum value of the power absorbed by the compressor, supplied by the injection computer and the high pressure value.
  • the electronic control device is able to calculate an estimate of the instantaneous value of the compression ratio of the compressor from the values of high pressure and of low pressure, and to compare this value with the value maximum compression ratio.
  • the electronic control device is able to react to the fact that the value of the compression ratio is greater than the maximum value of the compression ratio by adjusting the operation of the compressor.
  • the quantity relating to the refrigerant is the minimum value of the low pressure and the electronic control device is capable of solving said equation from the maximum value of the power absorbed by the compressor , provided by the injection and high pressure value calculation.
  • the electronic control device is able to compare the minimum value of the low pressure with the instantaneous value of the low pressure.
  • the electronic control device is able to react to the fact that the value of the low pressure is less than the minimum value of the low pressure by adjusting the operation of the compressor.
  • the first measurement member is a probe placed at the inlet of the condenser directly within the liquid part of the refrigerant, capable of providing a measurement of the value of the condensation temperature.
  • the electronic control device is capable of calculating the value of the high pressure from the value of the condensation temperature supplied by the first measuring member.
  • the first measurement member is a sensor, placed between the outlet of the compressor and the inlet of the condenser, suitable for measuring the instantaneous value of the high pressure.
  • the first measuring member is a sensor, placed between the outlet of the condenser and the inlet of the expansion member, suitable for measuring the instantaneous value of the high pressure.
  • the compressor is an externally controlled compressor provided with a control valve, while the second measurement member is a sensor linked to the injection computer, suitable for measuring the instantaneous value of the intensity of the control valve.
  • the electronic control device is able to determine the value of the intensity of the maximum displacement control valve and to compare said value with the value of the intensity of the measured control valve.
  • the value of the intensity of the control valve measured is less than the intensity of the control valve in maximum displacement while the electronic control device is able to calculate the value of the low pressure from l intensity of the control valve measured.
  • the value of the intensity of the control valve measured is greater than the intensity of the control valve in maximum displacement while the electronic control device is capable of calculating the value of the low pressure, and from the intensity of the maximum displacement control valve.
  • the value of the intensity of the maximum displacement control valve is determined from the instantaneous value of the outside air temperature, the instantaneous value of the compressor speed and the value supplied by the first measuring device.
  • the second measurement member is a probe, placed in the fins of the evaporator, capable of providing the instantaneous value of the evaporation temperature.
  • the second measurement member is a probe, placed within the refrigerant, capable of providing the instantaneous value of the evaporation temperature.
  • the electronic control device is capable of calculating the value of the low pressure from the instantaneous value of the evaporation temperature supplied by the second measuring member.
  • the second measurement member is a sensor, placed between the evaporator and the compressor, capable of providing the instantaneous value of the low pressure.
  • the invention also covers a product program, which can be defined as comprising the functions for solving said equation in order to estimate the power absorbed by the air conditioner.
  • FIG. 2 is a diagram of an installation of a motor motor vehicle, fitted with the control device according to a first embodiment of the invention
  • FIG. 3 is a view similar to FIG. 2 in an alternative embodiment
  • FIG. 4 is a flow diagram illustrating the various steps implemented by an installation provided with an externally controlled compressor, according to the invention
  • FIG. 5 is a diagram illustrating the regulation curve of an externally controlled compressor
  • FIG. 6a to 6d illustrate the precision of the estimation of the power absorbed by the compressor according to the invention.
  • Annex A contains the main mathematical equations used in the installation.
  • FIG. 1 shows an example of an overview of an air conditioning unit integrated into a vehicle.
  • the air conditioning unit includes a closed refrigerant circuit.
  • the air conditioning apparatus also comprises a compressor 14, a condenser 11, an expansion member 12 and an evaporator 13, traversed in this order by the refrigerant.
  • the circuit may further include an accumulator 17 placed between the outlet of the evaporator and the inlet of the compressor to avoid liquid blows.
  • the condenser 11 receives an external air flow 16 to evacuate the heat taken from the passenger compartment, which under certain operating conditions is set in motion by a motor-fan unit 15.
  • the evaporator 13 receives an air flow from a blower 20 supplied by an external air flow 18 and produces a flow of conditioned air 21 which is sent to the passenger compartment of the vehicle.
  • FIG. 2 represents the installation, according to the present invention, installed in a motor vehicle.
  • the motor vehicle is driven by an engine 43, controlled by an injection computer 42.
  • the computer receives information from various sensors which it interprets to adjust the parameters.
  • it is able to provide information on the interior or exterior conditions of the vehicle (information provided by a solar collector, number of occupants, etc.).
  • it is capable of providing information 33 on instantaneous values relating to the operation of the vehicle, and in particular the voltage of the blower N, the temperature of the outside air T ext entering the air conditioning unit and the speed of rotation. compressor ⁇ .
  • the vehicle is also equipped with the air conditioning unit 10 described above, shown diagrammatically in FIG. 2.
  • the installation is provided with an air conditioning computer 40, comprising a cabin regulator 41 and a regulator air conditioning loop 402.
  • the cabin regulator 41 is intended to set the temperature setpoint for the outside air 18 blown at the inlet of the evaporator 11.
  • the engine injection computer can act on the air conditioning device using the air conditioning loop regulator 402, via link 33.
  • This link only allows the air conditioning device to be started or stopped according to conditions related to engine operation or external controls. For example, it makes it possible to prohibit switching on the air conditioning unit when the engine is under heavy load.
  • This link 33 is limited to this "all or nothing" operation.
  • the air conditioning loop regulator 402 cannot adjust the operation of the air conditioning loop.
  • the Applicant has set up such a device making it possible to improve this operation, by using a relationship linking the power absorbed by the compressor Pa to the pressure of the refrigerant entering the compressor, known as low pressure P 2 and to the pressure of the refrigerant leaving the compressor, called the high pressure P ,, obtained in a table as a function of the operating conditions of the air conditioning circuit.
  • the cabin regulator 41, the engine injection computer 42 and the air conditioning unit 10 are connected to an electronic card 401 for a bidirectional exchange of information.
  • the electronic card is programmed to implement the resolution of an equation connecting the power absorbed by the compressor to the high pressure P, and to the low pressure P 2 .
  • it is programmed to solve the equations for estimating the high pressure P, and the low pressure P 2 from measurements supplied by the installation. It can transmit information resulting from this estimate to the injection computer, via link 32.
  • the electronic card 401 can be considered as an integral part of the air conditioning computer 40 of the vehicle.
  • the air conditioning loop regulator 402 which has the role in particular of adapting the amount of heat taken from the passenger compartment, called cooling capacity, to reach the set point of blown air at the inlet of the evaporator. or the interior sensor setpoint. This instruction is previously indicated to the air conditioning regulator 402 by the passenger compartment regulator (link 35).
  • the electronic card is connected to memory means forming a table with three inputs and three outputs.
  • the table contains pre-calculated values of three coefficients a, b and c. Each of these three values is pre-calculated from a relation linking the value to information related to the operation of the air conditioning loop, in particular, to the voltage of the blower V, to the temperature of the outdoor air T ext arriving in the air conditioning circuit and at the speed of rotation of compressor N.
  • the electronic card uses the instantaneous values of these three pieces of information at the input of the table, which provides according to the data it contains, an estimate of three coefficients, a, b and c which fully determine the equation connecting the power absorbed by the compressor at high pressure Pi and at low pressure P 2 .
  • the memory means are provided by the air conditioning computer 40 and constitute a kind of mapping which makes it possible to define the coefficients of the equation as a function of selected ranges of values of the voltage of the blower V p , of the air temperature outside T ext and the compressor rotation speed N.
  • the instantaneous values of the blower voltage N p , the outside air temperature T ext are supplied by the regulator of cabin 41 (link 35) and the speed of rotation N of the compressor is supplied by the injection computer 42.
  • the electronic card 401 receives information from sensors installed on the air conditioning apparatus by the link 30 to determine the instantaneous values of the high pressure P, and of the low pressure P 2 .
  • the installation shown in FIG. 2 is capable of providing an estimate of the equation connecting the power absorbed by the compressor to the high pressure of the compressor P, and to the low pressure of the compressor P 2 , and of providing the instantaneous values of high pressure P, and low pressure P 2 .
  • the formula in Annex A 1 represents a linear equation relating the value of the power absorbed by the compressor P a to the compression ratio ⁇ (ratio between high pressure and low pressure).
  • the coefficients of this equation a and b depend on the following parameters:
  • the Applicant has established a simplified equation between the power consumed by the compressor P a and the compression ratio, in which the coefficients depend only on the following parameters: - the voltage of the blower V p ,
  • Appendix A2 represents this equation. More precisely, this equation links the power consumed by the compressor P a to the high pressure P, and to the low pressure P 2 , the parameters a, b and c depending only on the voltage of the blower V p , the temperature of the outside air T ext , and the speed of rotation N of the compressor.
  • This equation was obtained by determining the coefficients a and b, as well as the high pressure P, under the conditions of dry air, according to the relation of appendix Al.
  • the high pressure under the conditions of dry air, said reference pressure corresponds to the coefficient c and depends on the compression ratio ⁇ .
  • test configurations are given by way of example for different ranges of values of the outside air temperature T ext , the relative humidity RH, the voltage of the blower, and the speed of rotation N of the compressor. :
  • the conditions of the dry air are checked, which makes it possible to use the relation of appendix Al to calculate the coefficients a, b and c.
  • the compressor control is varied during the tests in steps of 5%, from the maximum displacement to the minimum displacement.
  • the values of the high pressure P ,, of the low pressure P 2 and of the power P a absorbed by the compressor are recorded at each level.
  • the coefficients a, b and c are determined according to the formula for calculating the power absorbed by the compressor under dry air conditions, according to Annex A1.
  • the coefficient c corresponds to the high pressure P, under the conditions of dry air.
  • the equation in appendix A2 is used by the installation to calculate an estimate of the power absorbed by the compressor P a .
  • Figure 4 is a flowchart showing the steps performed by the installation to provide this estimate, in particular for an externally controlled compressor.
  • the electronic card 401 receives the instantaneous values of the temperature of the outside air T ext blown at the input of the motor-fan unit, and of the voltage of the blower V p , supplied by the cabin regulator. 41 (link 35) and the instantaneous value of the speed of rotation of the compressor supplied by the injection computer 42 (link 33). This information is transmitted to the input of the memory means table, which supplies the corresponding values of the coefficients a, b and c in step 102.
  • the values of a, b and c obtained in step 102 provide the relationship which links the power absorbed by the compressor to the high pressure P, and to the low pressure P 2 .
  • the estimate of the power absorbed by the compressor can then be obtained by determining the instantaneous values of these pressures.
  • step 106 the installation provides an estimate of the pressure at the outlet of the compressor P 15 called low pressure.
  • the device comprises a first measuring member capable of supplying a value relating to the high pressure P i.
  • the high pressure can be estimated from the measurement of the instantaneous value of the condensing temperature.
  • This value can be measured by a probe 23 placed in the condenser, in the liquid part of the refrigerant. Indeed, this location is chosen such that the refrigerant is in a state of liquid / vapor mixture, for example at the end of the first pass of the condenser if the latter contains 4 passes.
  • the electronic card 401 then calculates an estimate of the high pressure using the law of saturation of the fluids and the value of the measured condensation temperature.
  • the high pressure can be measured directly, with reference to FIG. 3.
  • the installation includes the sensor 123 of FIG. 3 which measures the instantaneous value of the pressure of the refrigerant leaving the compressor and therefore the high pressure P ,. This value is transmitted to the electronic card 401.
  • the installation according to the invention comprises a second measuring member capable of providing a value relating to the low pressure P 2 .
  • the compressor of the air conditioning circuit is an externally controlled compressor provided with a control valve.
  • the low pressure of an externally controlled compressor can be estimated from the value of the intensity Iv of the compressor control valve.
  • FIG. 5 represents the curve connecting the low pressure of an externally controlled compressor to the intensity I v .
  • the equation corresponding to part I of the curve is provided in appendix A3.1.
  • the compressor is at maximum displacement (part II of the curve)
  • the low pressure of the compressor no longer varies and the equation in appendix A3.1 is no longer valid.
  • the low pressure is then estimated by the equation in Appendix A3.2.
  • the second measurement member is able to determine the instantaneous value of the intensity Iv of the compressor control valve and to transmit this value to the electronic card.
  • the electronic card 401 estimates the value of the low pressure P 2 from the value of the intensity I v thus obtained.
  • the low pressure P 2 of the compressor is estimated in steps 108, 110, 112, 113, and 114, according to this embodiment.
  • step 108 the instantaneous value of the intensity Iv of the control valve is measured by the second measuring member.
  • This measurement member is a sensor linked to the injection computer 42.
  • step 110 the electronic card calculates an estimate of the intensity Iv_max of the control valve in maximum displacement, from instantaneous values of the speed of rotation N and the temperature of the outside air T ext of l step 100, and from the value of the high pressure P, established in step 106.
  • step 112 the electronic card compares the value of the intensity Iv of the control valve measured with the value of the intensity Iv_max of the control valve in maximum displacement.
  • the electronic card calculates the low pressure P 2 according to the equation of appendix A3.1, in step 113. Otherwise, the electronic card calculates the low pressure P 2 according to the equation in appendix A3.2, in step 114.
  • the second measurement member is a sensor 22, placed between the evaporator and the compressor, which measures the instantaneous value of the low pressure P 2 of the compressor. This measurement is transmitted to the electronic card 401, via the link 30.
  • the second measurement member is a probe, designated by the reference 122 in FIG. 3, which measures the evaporation temperature.
  • This probe may be a thermistor probe, of conventional structure, placed in the fins of the evaporator.
  • the probe can also be placed within the refrigerant itself, in a duct or in the expansion member 12, for example.
  • the measured value of the evaporation temperature is transmitted to the electronic card (link 30) which applies the law of saturation of fluids to deduce therefrom the value of low pressure P 2 .
  • the electronic card uses the values of low pressure P 2 and high pressure P, estimated to solve the equation determined in step 102 and provide an estimate of the power absorbed by the compressor P a in step 1044 .
  • FIGS. 6a to 6d illustrate the precision of the measurement of the mechanical power according to this embodiment, during tests carried out for different ranges of values of the temperature of the outside air T ext , the relative humidity RH, the voltage of the blower N p , and of the speed of rotation ⁇ of the compressor:
  • Graphs 6a to 6d show the difference between the calculated values of the power absorbed by the compressor (P a calculated), represented on the ordinate, and the measured values of the power absorbed by the compressor (P a measured), represented on the abscissa . These graphs indicate that the estimation error is less than or equal to 300 watts and therefore satisfactory accuracy.
  • the computer then sends the engine injection module the estimated value of the mechanical power absorbed by the compressor.
  • the computer then adapts the nominal mechanical power absorbed by the compressor, if this exceeds a maximum value defined by the computer from this estimated value.
  • fuel consumption is reduced and excessive increases in the power absorbed by the compressor are better controlled.
  • the installation according to the present invention is also used to estimate the mechanical power absorbed by the compressor.
  • this estimated power is used to disengage the compressor in order to reduce the mass flow rate of refrigerant absorbed by the compressor.
  • the Applicant has developed an optimization of the strategy for controlling the air conditioning circuit based on the equation obtained in step 102.
  • the regulation of the air conditioning circuit 10 is carried out from 'an estimate of the value of the maximum compression ratio ⁇ _max or the minimum low pressure P ⁇ min.
  • the installation calculates the maximum compression ratio ⁇ _max to regulate the air conditioning circuit.
  • the value of the maximum compression ratio ⁇ _max is estimated from the equation obtained in step 102 and the value of the high pressure P, obtained in step 106, in accordance with the equation of l Annex A4.
  • the relationship of Annex A4 is deduced from Annex A2.
  • the equation of appendix A4 is solved by the electronic card, in step 1040, using the maximum value of the power of the compressor P ⁇ max, defined by the injection computer 42.
  • Steps 108, 110, 112, 113, 114 provide in parallel the value of the low pressure P 2 , which makes it possible to calculate in step 116 an estimate of the instantaneous value of the compression ratio ⁇ .
  • step 120 the electronic card compares the compression rate ⁇ estimated with the maximum compression rate ⁇ _max.
  • the air conditioning system must operate with a compression ratio lower than ⁇ _max.
  • the electronic card adjusts the operation of the compressor, for example by correcting the intensity of the compressor control valve in step 122.
  • the installation calculates the value of the minimum low pressure P ⁇ min, in step 1042, to regulate the air conditioning circuit.
  • the value of the pressure P ⁇ min is estimated from the equation obtained in step 102 and the value of the low pressure obtained in step 106, in accordance with the equation in appendix A5.
  • Steps 108, 110, 112, 113 and 114 simultaneously provide an estimate of the instantaneous value of the low pressure P 2 .
  • step 118 the electronic card compares the estimated low pressure P 2 with the minimum low pressure P ⁇ min.
  • the air conditioning circuit must operate with a low pressure greater than or equal to P ⁇ min. Thus, if the low pressure P 2 is lower than the pressure P ⁇ nin, the electronic card performs a correction of the intensity of the control valve Iv in step 124.
  • the present invention also relates to the software code which it involves, particularly when it is made available on any medium readable on a computer.
  • computer-readable medium covers a storage medium, for example magnetic or optical, as well as a means of transmission, such as a digital or analog signal.

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
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Abstract

L'invention propose une installation de climatisation pour véhicule à moteur, munie d'un calculateur d'injection, et d'un dispositif électronique de contrôle. L'installation comprend un premier organe de mesure pour estimer la haute pression (P1) et un deuxième organe de mesure pour estimer la basse pression (P2). Elle comprend également des moyens de mémoire formant tables à trois entrées. Cette table est remplie en fonction de données préalables sur les relations entre des coefficients (a, b, c) et trois grandeurs liées au fonctionnement du circuit de climatisation (N, Text, Vp), et fournit instantanément la valeur desdits coefficients au dispositif électronique de contrôle. Le dispositif électronique de contrôle met en oeuvre la résolution d'une équation liant la puissance absorbée par le compresseur aux valeurs mesurées par le premier et le deuxième organe de mesure, ladite équation étant obtenue à partir des coefficients fournis par la table. L'installation utilise cette équation pour réguler le circuit de climatisation.

Description

Installation de climatisation munie d'un dispositif électronique de contrôle
L'invention concerne les circuits de climatisation des véhicules à moteur.
Dans les véhicules à moteur classiques, le compresseur du circuit de climatisation est entraîné par le moteur et consomme donc une partie de la puissance du moteur. Bien que la puissance absorbée par le compresseur, quand il est en marche, ne soit pas importante, elle influe tout de même sur le rendement du moteur. En diminuant le rendement du moteur, la puissance absorbée réellement par le compresseur augmente la consommation de carburant et la pollution générée par les gaz d'échappement du véhicule.
Pour optimiser le rendement du moteur, une solution consiste à estimer la puissance instantanée réellement absorbée par le compresseur. La connaissance de cette information permet, en effet, d'adapter les paramètres d'injection du moteur aux besoins réels. En l'absence de cette information, le calculateur d'injection choisit, par défaut, des paramètres d'injection correspondant à la valeur maximale de la puissance absorbée, valeur qui est rarement atteinte en pratique.
Cet inconvénient peut concerner les compresseurs mécaniques à contrôle interne qui fonctionnent par l'intermédiaire de l'embrayage interposé entre le moteur et le compres- seur. En mode régulé, les compresseurs à contrôle interne adaptent leur cylindrée suivant une loi linéaire reliant la valeur de la pression en entrée du compresseur, dite basse pression à la valeur de sortie du compresseur, dite haute pression. Pourtant, il arrive que la puissance réellement absorbée par le compresseur soit inférieure à sa puissance nominale.
De tels compresseurs absorbent une puissance qui dépend des conditions de fonctionnement et qui ne peut donc être réduite, même si on connaît la puissance réellement absorbée par le compresseur. En revanche, il est possible de réguler le fonctionnement de la climatisation en débrayant le compresseur lorsque la puissance n'est pas acceptable. Cet inconvénient est encore plus gênant pour les compresseurs à contrôle externe, dont l'utilisation se généralise.
En effet, dans les compresseurs mécaniques à contrôle externe, la puissance réellement absorbée par le compresseur est souvent inférieure à sa puissance nominale. Par suite, l'injection du moteur doit compenser l'écart entre la puissance mécanique nominale et la puissance mécanique réellement absorbée, ce qui diminue le rendement du moteur.
Dans des réalisations connues, l'estimation de la puissance instantanée absorbée par le compresseur est obtenue à partir d'une cartographie des états de fonctionnement les plus usités. Cette cartographie comporte des états de référence, chaque état de référence étant associé à une valeur de la puissance absorbée par le compresseur, fournie par des essais préalables. L'estimation de la puissance absorbée par le compresseur est obtenue en comparant l' état de fonctionnement du circuit de climatisation à un état de référence faisant partie de la cartographie.
Plus précisément, cet état de référence est déterminé en utilisant la valeur instantanée de la haute pression mesurée par un premier capteur et une information relative au fonctionnement du véhicule mesurée par un deuxième capteur. Les méthodes basées sur une telle cartographie requièrent des temps de développement importants et se fondent sur des données exclusivement empiriques. Elles présentent l'inconvénient de ne pas prendre en compte tous les cas possibles de fonctionnement et par suite de fournir des résultats approximatifs.
La demande de brevet français n°01 16568 propose une installation de climatisation propre à fournir une estimation de la puissance instantanée absorbée à partir de l'estimation du débit de fluide frigorigène dans le circuit de climatisation. Cette installation présente l'inconvénient de fournir une estimation du débit de fluide frigorigène à partir d'une information relative à la vitesse du véhicule et d'une information relative à la tension du groupe moto-ventilateur, ces deux informations n'étant pas disponibles sur tous les véhicules.
C'est un but de l' invention de proposer une installation de climatisation permettant la mise en oeuvre d'une relation liant la puissance absorbée par le compresseur aux valeurs instantanées de la haute pression et de la basse pression, et à des valeurs pré-calculées.
C'est encore un but de l'invention de fournir une telle installation capable de contrôler la consommation du moteur.
L'invention propose à cet effet une installation de climatisation pour véhicule à moteur muni d'un calculateur d'injection et d'un circuit de fluide frigorigène comprenant un compresseur, un condenseur, un organe de détente et un évaporateur, ainsi qu'un dispositif électronique de contrôle destiné à interagir avec le circuit de fluide frigorigène et le calculateur d'injection. Avantageusement, l'installation comprend : -un premier organe de mesure propre à fournir une valeur relative à la pression du fluide en sortie du compresseur, dite haute pression,
- un deuxième organe de mesure pour fournir une valeur relative à la pression du fluide en entrée du compresseur, dite basse pression,
- des moyens de mémoire formant table à trois entrées, cette table étant remplie en fonction de données préalables sur des relations entre des coefficients et trois grandeurs liées au fonctionnement du circuit de climatisation, et fournissant instantanément la valeur desdits coefficients au dispositif électronique de contrôle, le dispositif électronique de contrôle étant apte à mettre en oeuvre la résolution d'une équation liant la puissance absorbée par le compresseur à la haute pression et à la basse pression pour calculer une estimation d'une grandeur relative au fluide frigorigène, ladite équation étant obtenue à partir des coefficients fournis par la table.
Selon une caractéristique de l'invention, les trois grandeurs liées au fonctionnement du circuit de climatisation sont relatives à la vitesse de rotation du compresseur, à la température de l'air extérieur arrivant dans l' évaporateur et à la tension du pulseur.
Les entrées de la table sont reliées au calculateur d'injection pour recevoir la valeur instantanée des trois grandeurs liées au fonctionnement du circuit de climatisation.
Selon une autre caractéristique de l'invention, l'installation de climatisation comprend un calculateur de climatisation relié au calculateur d'injection et au circuit de fluide frigorigène, tandis que les moyens de mémoires et le dispositif électronique de contrôle sont agencés dans le calculateur de climatisation.
Dans une première forme de réalisation selon l'invention, la grandeur relative au fluide frigorigène est la puissance absorbée par le compresseur, et le dispositif électronique de contrôle est apte à résoudre ladite équation à partir des valeurs instantanées de la haute pression et de la basse pression.
Dans une deuxième forme de réalisation selon l'invention, la grandeur relative au fluide frigorigène est la valeur maximale du taux de compression du compresseur et le dispositif électronique de contrôle est apte à résoudre ladite équation à partir de la valeur maximale de la puissance absorbée par le compresseur, fournie par le calculateur d'injection et de la valeur haute pression.
Selon la deuxième forme de réalisation, le dispositif électronique de contrôle est propre à calculer une estimation de la valeur instantanée du taux de compression du compresseur à partir des valeurs de la haute pression et de la basse pression, et à comparer cette valeur à la valeur maximale du taux de compression.
En particulier, le dispositif électronique de contrôle est apte à réagir au fait que la valeur du taux de compression est supérieure à la valeur maximale du taux de compression en ajustant le fonctionnement du compresseur.
Dans une troisième forme de réalisation selon l'invention, la grandeur relative au fluide frigorigène est la valeur minimale de la basse pression et le dispositif électronique de contrôle est apte à résoudre ladite équation à partir de la valeur maximale de la puissance absorbée par le compresseur, fournie par le calcul d'injection et de la valeur de la haute pression.
Selon la troisième forme de réalisation, le dispositif électronique de contrôle est propre à comparer la valeur minimale de la basse pression à la valeur instantanée de la basse pression. En particulier, le dispositif électronique de contrôle est apte à réagir au fait que la valeur de la basse pression est inférieure à la valeur minimale de la basse pression en ajustant le fonctionnement du compresseur.
Selon une autre caractéristique de l'invention, le premier organe de mesure est une sonde placée à l'entrée du condenseur directement au sein de la partie liquide du fluide frigorigène, propre à fournir une mesure de la valeur de la température de condensation.
Le dispositif électronique de contrôle est apte à calculer la valeur de la haute pression à partir de la valeur de la température de condensation fournie par le premier organe de mesure.
En variante, le premier organe de mesure est un capteur, placé entre la sortie du compresseur et l'entrée du condenseur, propre à mesurer la valeur instantanée de la haute pression.
En variante, le premier organe de mesure est un capteur, placé entre la sortie du condenseur et l'entrée de l'organe de détente, propre à mesurer la valeur instantanée de la haute pression.
Selon une forme de réalisation avantageuse, le compresseur est un compresseur à contrôle externe muni d'une vanne de contrôle, tandis que le deuxième organe de mesure est un capteur lié au calculateur d'injection, propre à mesurer la valeur instantanée de l'intensité de la vanne de contrôle.
Le dispositif électronique de contrôle est apte à déterminer la valeur de l'intensité de la vanne de contrôle en cylindrée maximale et à comparer ladite valeur à la valeur de l'intensité de la vanne de contrôle mesurée.
En particulier, la valeur de l'intensité de la vanne de contrôle mesurée est inférieure à l'intensité de la vanne de contrôle en cylindrée maximale tandis que le dispositif électronique de contrôle est apte à calculer la valeur de la basse pression à partir de l'intensité de la vanne de contrôle mesurée. En variante, la valeur de l'intensité de la vanne de contrôle mesurée est supérieure à l'intensité de la vanne de contrôle en cylindrée maximale tandis que le dispositif électronique de contrôle est capable de calculer la valeur de la basse pression, et à partir de l'intensité de la vanne de contrôle en cylindrée maximale.
Avantageusement, la valeur de l'intensité de la vanne de contrôle en cylindrée maximale est déterminée à partir de la valeur instantanée de la température de l'air extérieur, de la valeur instantanée de la vitesse de rotation du compresseur et de la valeur fournie par le premier organe de mesure.
Selon une autre forme de réalisation selon l'invention, le deuxième organe de mesure est une sonde, placée dans les ailettes de l' évaporateur, propre à fournir la valeur instantanée de la température d'évaporation.
En variante, le deuxième organe de mesure est une sonde, placée au sein du réfrigérant, propre à fournir la valeur instantanée de la température d'évaporation. Le dispositif électronique de contrôle est apte à calculer la valeur de la basse pression à partir de la valeur instantanée de la température d'évaporation fournie par le deuxième organe de mesure.
En variante, le deuxième organe de mesure est un capteur, placé entre l' évaporateur et le compresseur, propre à fournir la valeur instantanée de la basse pression.
L'invention couvre également un programme-produit, qui peut être défini comme comprenant les fonctions pour résoudre ladite équation afin d'estimer la puissance absorbée par le climatiseur.
D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés sur lesquels: - la figure 1 représente une vue d'ensemble d'un dispositif de climatisation installé à bord d'un véhicule,
- la figure 2 est un schéma d'une installation de véhicule automobile à moteur, muni du dispositif de contrôle selon une première forme de réalisation de l'invention, - la figure 3 est une vue analogue à la figure 2 dans une variante de réalisation,
- la figure 4 est un organigramme illustrant les différentes étapes mises en oeuvre par une installation munie d'un compresseur à contrôle externe, selon l'invention,
- la figure 5 est un diagramme illustrant la courbe de régulation d'un compresseur à contrôle externe, et
- les figures 6a à 6d illustrent la précision de l'estimation de la puissance absorbée par le compresseur selon l'invention.
L'annexe A comporte les équations mathématiques principales utilisées dans l'installation.
Les dessins contiennent, pour l'essentiel, des éléments de caractère certain. Ils pourront donc non seulement servir à mieux faire comprendre la description, mais aussi contribuer à la définition de l'invention, le cas échéant.
On se réfère tout d'abord à la figure 1 qui représente un exemple de vue d'ensemble d'un appareil de climatisation intégré à un véhicule. L'appareil de climatisation comprend un circuit fermé de fluide frigorigène. L'appareil de climatisation comprend également un compresseur 14, un condenseur 11, un organe de détente 12 et un évaporateur 13, parcourus dans cet ordre par le fluide frigorigène. Le circuit peut en outre comporter un accumulateur 17 placé entre la sortie de l' évaporateur et l'entrée du compresseur pour éviter les coups de liquide.
Le condenseur 11 reçoit un flux d'air extérieur 16 pour évacuer la chaleur prélevée dans l'habitacle, qui dans certaines conditions de fonctionnement est mis en mouvement par un groupe moto- ventilateur 15.
L'évaporateur 13 reçoit un flux d'air d'un pulseur 20 alimenté par un flux d'air extérieur 18 et produit un flux d'air climatisé 21 qui est envoyé vers l'habitacle du véhicule.
La figure 2 représente l'installation, selon la présente invention, mise en place dans un véhicule automobile. Le véhicule automobile est animé par un moteur 43, commandé par un calculateur d'injection 42. Le calculateur reçoit des informations de divers capteurs qu'il interprète pour ajuster les paramètres. De manière générale, il est propre à fournir des informations sur les conditions intérieures ou extérieures du véhicule (informations fournies par un capteur solaire, nombre d'occupants, etc.). En particulier, il est propre à fournir des informations 33 sur des valeurs instantanées relatives au fonctionnement du véhicule, et notamment la tension du pulseur N , la température de l'air extérieur Text pénétrant dans l'appareil de climatisation et la vitesse de rotation du compresseur Ν.
Le véhicule est également équipé de l'appareil de climatisation 10 décrit ci-dessus, représentée schématiquement sur la figure 2. De plus, l'installation est munie d'un calculateur de climatisation 40, comprenant un régulateur d'habitacle 41 et un régulateur de boucle de climatisation 402. Le régulateur d'habitacle 41 est destiné à fixer la consigne de température de l'air extérieur 18 soufflé à l'entrée de l' évaporateur 11.
Le calculateur d'injection du moteur peut agir sur l'appareil de climatisation grâce au régulateur de boucle de climatisation 402, via la liaison 33. Cette liaison permet uniquement de commander la mise en marche ou l'arrêt de l'appareil de climatisation selon les conditions liées au fonctionnement du moteur ou aux commandes externes. Par exemple, elle permet d'interdire la mise en marche de l'appareil de la climatisation lorsque le moteur est fortement sollicité.
Cette liaison 33 se limite à ce fonctionnement en "tout ou rien". En l'absence d'un dispositif pour estimer instantanément la puissance absorbée par le compresseur, le régulateur de boucle de climatisation 402 ne peut ajuster le fonctionnement de la boucle de climatisation.
La Demanderesse a mis en place un tel dispositif permettant d'améliorer ce fonctionnement, par l'utilisation d'une relation liant la puissance absorbée par le compresseur Pa à la pression du fluide frigorigène en entrée du compresseur, dite basse pression P2 et à la pression du fluide frigorigène en sortie du compresseur, dite haute pression P,, obtenue dans une table en fonction des conditions de fonctionnement du circuit de climatisation.
Pour cela, le régulateur de l'habitacle 41, le calculateur d'injection du moteur 42 et l'appareil de climatisation 10 sont reliés à une carte électronique 401 pour un échange bidirectionnel d'informations. La carte électronique est programmée pour mettre en oeuvre la résolution d'une équation reliant la puissance absorbée par le compresseur à la haute pression P, et à la basse pression P2. En outre, elle est programmée pour résoudre les équations permettant d'estimer la haute pression P, et la basse pression P2 à partir de mesures fournies par l'installation. Elle peut transmettre des informations qui résultent de cette estimation au calculateur d'injection, par la liaison 32.
La carte électronique 401 peut-être considérée comme partie intégrante du calculateur de climatisation 40 du véhicule.
Elle est en liaison avec le régulateur de boucle de climatisation 402 qui a notamment le rôle d'adapter la quantité de chaleur prélevée dans l'habitacle, dite puissance frigorifique, pour atteindre la consigne d'air soufflé à l'entrée de l'évaporateur ou la consigne de la sonde de l'habitacle. Cette consigne est préalablement indiquée au régulateur de climatisation 402 par le régulateur d'habitacle (liaison 35).
La carte électronique est reliée à des moyens de mémoire formant table à trois entrées et à trois sorties. La table comporte des valeurs pré-calculées de trois coefficients a, b et c. Chacune de ces trois valeurs est pré-calculée à partir d'une relation liant la valeur à des informations liées au fonctionnement de la boucle de climatisation, en particulier, à la tension du pulseur V , à la température de l'air extérieur Text arrivant dans le circuit de climatisation et à la vitesse de rotation du compresseur N.
La carte électronique utilise les valeurs instantanées de ces trois informations en entrée de la table, laquelle fournit en fonction des données qu'elle contient, une estimation de trois coefficients, a, b et c qui déterminent entièrement l'équation reliant la puissance absorbée par le compresseur à la haute pression Pi et à la basse pression P2.
Les moyens de mémoire sont fournis par le calculateur de climatisation 40 et constituent une sorte de cartographie qui permet de définir les coefficients de l'équation en fonction de plages choisies de valeurs de la tension du pulseur Vp, de la température de l'air extérieur Text et de la vitesse de rotation du compresseur N. Les valeurs instantanées de la tension du pulseur Np, de la température de l'air extérieur Text sont fournis par le régulateur d'habitacle 41 (liaison 35) et la vitesse de rotation N du compresseur est fournie par le calculateur d'injection 42.
Par ailleurs, la carte électronique 401 reçoit des informations provenant de capteurs mis en place sur l'appareil de climatisation par la liaison 30 pour déterminer les valeurs instantanées de la haute pression P, et de la basse pression P2.
L'installation représentée sur la figure 2 est propre à fournir une estimation de l'équation reliant la puissance absorbée par le compresseur à la haute pression du compresseur P, et à la basse pression du compresseur P2, et à fournir les valeurs instantanées de la haute pression P, et de la basse pression P2.
La formule de 1 ' annexe A 1 représente une équation linéaire reliant la valeur de la puissance absorbée par le compresseur Pa au taux de compression τ (rapport entre la haute pression et la basse pression). Les coefficients de cette équation a et b dépendent des paramètres suivants :
- la tension du pulseur Vp,
- la température de l'air extérieur Text
- la vitesse de rotation N du compresseur, et — l'humidité relative HR de l'air en amont de l' évaporateur.
La demanderesse a établi une équation simplifiée entre la puissance consommée par le compresseur Pa et le taux de compression, dans laquelle les coefficients ne dépendent que des paramètres suivants: - la tension du pulseur Vp,
- la température de l'air extérieur Tex„ et
- la vitesse de rotation N du compresseur.
L'annexe A2 représente cette équation. Plus précisément, cette équation lie la puissance consommée par le compresseur Pa à la haute pression P, et à la basse pression P2, les paramètres a, b et c ne dépendant que de la tension du pulseur Vp, de la température de l'air extérieur Text, et de la vitesse de rotation N du compresseur. Cette équation a été obtenue en déterminant les coefficients a et b, ainsi que la haute pression P, dans les conditions de l'air sec, selon la relation de l'annexe Al. La haute pression dans les conditions de l'air sec, dite pression de référence, correspond au coefficient c et dépend du taux de compression τ.
Les relations entre les coefficients a, b, c etN, Text et Vp résultent d'essais préalables opérés sur un véhicule ou sur un banc d'essais, après avoir fixer des paramètres de la boucle de climatisation.
Les configurations d'essai suivantes sont données àtitre d'exemple pour différentes plages de valeurs de la température de l'air extérieur Text, de l'humidité relative HR, de la tension du pulseur, et de la vitesse de rotation N du compresseur :
- Text= 25°C, HR= 40%, Vp = {55 à 69 g/s; 83 g/s; 111 à 138 g/s}, N={1000 tr/min; 2000tr/min; 3000tr/min}, - Text= 30°C, HR= 40%, Vp = {55 à 69 g/s; 83 g/s; 111 à 138 g/s}, N={1000 tr/min; 2000tr/min; 3000tr/min},
- Text= 35'C, HR= 40%, Vp = {55 à 69 g/s; 83 g/s; 111 à 138 g/s}, N={ 1000 tr/min; 2000tr/min; 3000tr/min},
- Text= 45°C, HR= 40%, Vp = {55 à 69 g/s; 83 g/s; 111 à 138 g/s}, N={1000 tr/min; 2000tr/min; 3000tr/min}.
Avec une humidité relative de 40%, les conditions de l'air sec sont vérifiées, ce qui permet d'utiliser la relation de l'annexe Al pour calculer les coefficients a, b et c. Par exemple, lorsque le compresseur est à contrôle externe, on fait varier pendant les essais la commande du compresseur par échelons de 5%, de la cylindrée maximale à la cylindrée minimale. Les valeurs de la haute pression P,, de la basse pression P2 et de la puissance Pa absorbée par le compresseur sont relevées à chaque échelon.
Les coefficients a, b et c sont déterminés selon la formule de calcul de la puissance absorbée par le compresseur dans les conditions de l'air sec, selon l'annexe Al . Le coefficient c correspond à la haute pression P, dans les condition de l'air sec.
A partir des coefficients a, b et c obtenus par ces essais réalisés pour une humidité relative de 40%, on obtient les valeurs de ces coefficients et on en déduit l'estimation de la puissance absorbée par le compresseur dans les autres conditions.
Les paramètres dont dépend l'équation de l'annexe A2 sont donc moins nombreux que ceux de l'équation de l'annexe Al. Par suite, la détermination des coefficients de l'équation est simplifiée.
Dans une forme de réalisation avantageuse, l'équation de l'annexe A2 est utilisée par l'installation pour calculer une estimation de la puissance absorbée par le compresseur Pa.
La figure 4 est un organigramme représentant les étapes réalisées par l'installation pour fournir cette estimation, notamment pour un compresseur à contrôle externe.
A l'étape initiale 100, la carte électronique 401 reçoit les valeurs instantanées de la température de l'air extérieur Text soufflée en entrée du groupe moto-ventilateur, et de la tension du pulseur Vp, fournies par le régulateur d'habitacle 41 (liaison 35) et la valeur instantanée de la vitesse de rotation du compresseur fournie par le calculateur d'injection 42 (liaison 33). Ces informations sont transmises en entrée de la table des moyens de mémoires, laquelle fournit les valeurs correspondantes des coefficients a, b et c à l'étape 102.
Les valeurs de a, b et c obtenues à l'étape 102 fournissent la relation qui lie la puissance absorbée par le compresseur à la haute pression P, et à la basse pression P2. L'estimation de la puissance absorbée par le compresseur peut-être alors obtenue par la détermination des valeurs instantanées de ces pressions.
A l'étape 106, l'installation fournit une estimation de la pression en sortie du compresseur Pl5 dite basse pression .
Dans une forme de réalisation particulière, le dispositif comprend un premier organe de mesure propre à fournir une valeur relative à la haute pression P,.
Dans une forme de réalisation particulière, représentée sur la figure 2, la haute pression peut être estimée à partir de la mesure de la valeur instantanée de la température de condensation. Cette valeur peut être mesurée par une sonde 23 placée dans le condenseur, dans la partie liquide du fluide frigorigène. En effet, cet emplacement est choisi tel que le fluide frigorigène soit dans un état de mélange liquide /vapeur, par exemple à la fin de la première passe du condenseur si ce dernier contient 4 passes. La carte électronique 401 calcule alors une estimation de la haute pression en utilisant la loi de saturation des fluides et la valeur de la température de condensation mesurée.
En variante, la haute pression peut être mesurée directement, en référence à la figure 3. Pour cela, l'installation comprend le capteur 123 de la figure 3 qui mesure la valeur instantanée de la pression du fluide frigorigène en sortie du compresseur et donc la haute pression P,. Cette valeur est transmise à la carte électronique 401.
En complément, l'installation selon l'invention comprend un deuxième organe de mesure propre à fournir une valeur relative à la basse pression P2.
Dans une forme de réalisation particulière, le compresseur du circuit de climatisation est un compresseur à contrôle externe muni d'une vanne de contrôle. La basse pression d'un compresseur à contrôle externe peut être estimée à partir de la valeur de l'intensité Iv de la vanne de contrôle du compresseur.
La figure 5, représente la courbe reliant la basse pression d'un compresseur à contrôle externe à l'intensité Iv. L'équation correspondant à la partie I de la courbe est fournie dans l'annexe A3.1. Cependant, lorsque le compresseur est en cylindrée maximale (partie II de la courbe), la basse pression du compresseur ne varie plus et l'équation de l'annexe A3.1 n'est plus valable. La basse pression est alors estimée par l'équation de l'annexe A3.2.
Selon cette forme de réalisation, le deuxième organe de mesure est propre à déterminer la valeur instantanée de l'intensité Iv de la vanne de contrôle du compresseur et à transmettre cette valeur à la carte électronique. La carte électronique 401 estime alors la valeur de la basse pression P2 à partir de la valeur de l'intensité Iv ainsi obtenue.
L'estimation de la basse pression P2 du compresseur est réalisée dans les étapes 108, 110, 112, 113, et 114, selon cette forme de réalisation. A l'étape 108, la valeur instantanée de l'intensité Iv de la vanne de contrôle est mesurée par le deuxième organe de mesure. Cet organe de mesure est un capteur lié au calculateur d'injection 42.
A l'étape 110, la carte électronique calcule une estimation de l'intensité Iv_max de la vanne de contrôle en cylindrée maximale, à partir des valeurs instantanées de la vitesse de rotation N et de la température de l'air extérieur Text de l'étape 100, et à partir de la valeur de la haute pression P, établie à l'étape 106.
A l'étape 112, la carte électronique compare la valeur de l'intensité Iv de la vanne de contrôle mesurée à la valeur de l'intensité Iv_max de la vanne de contrôle en cylindrée maximale.
Si l'intensité mesurée Iv est inférieure à l'intensité Iv_max en cylindrée maximale, la carte électronique calcule la basse pression P2 selon l'équation de l'annexe A3.1, à l'étape 113. Sinon, la carte électronique calcule la basse pression P2 selon l'équation de l'annexe A3.2, à l'étape 114.
D'autres variantes de réalisation permettent d'estimer la basse pression P2, pour tout type de compresseur.
Dans une première variante de réalisation, en référence à la figure 2, le deuxième organe de mesure est un capteur 22, placé entre l'évaporateur et le compresseur, qui mesure la valeur instantanée de la basse pression P2 du compresseur. Cette mesure est transmise à la carte électronique 401, par la liaison 30.
Dans une deuxième variante, le deuxième organe de mesure est une sonde, désignée par la référence 122 de la figure 3, qui mesure la température d'évaporation. Cette sonde peut- être une sonde à thermistance, de structure classique, placée dans les ailettes de l'évapora- teur. La sonde peut être également placée au sein même du réfrigérant, dans un conduit ou dans l'organe de détente 12, par exemple.
Dans cette variante de réalisation, la valeur mesurée de la température d'évaporation est transmise à la carte électronique (liaison 30) qui applique la loi de saturation des fluides pour en déduire la valeur de la basse pression P2.
La carte électronique utilise alors les valeurs de la basse pression P2 et de la haute pression P, estimée pour résoudre l'équation déterminée à l'étape 102 et fournir une estimation de la puissance absorbée par le compresseur Pa à l'étape 1044.
Les figures 6a à 6d illustrent la précision de la mesure de la puissance mécanique selon cette forme de réalisation, lors de tests réalisés pour différentes plages de valeurs de la température de l'air extérieur Text, de l'humidité relative HR, de la tension du pulseur Np, et de la vitesse de rotation Ν du compresseur :
- la figure 6a correspond à Text=35°C, Vp={55 à 69 g/s; 111 à 139 g/s}, Ν={1000 tr/mn; 3000tr/mn; 5000 tr/mn}, HR = 0 %
- la figure 6b correspond à Text=25 °C, Vp= 111 à 139 g/s, N={ 1000 tr/mn; 3000tr/mn; 5000 tr/mn}, HR = 0 %
- la figure 6c correspond à Text=35°C, Vp={55 à 69 g/s, 111 à 139 g/s}, N-{1000 tr/mn; 3000tr/mn; 5000 tr/mn}, HR = 80 %
- la figure 6d correspond à Text=25 °C, Vp= 111 à 139 g/s, N={ 1000 tr/mn; 3000tr/mn; 5000 tr/mn}, HR= 80 %.
Les graphiques 6a à 6d montrent l'écart entre les valeurs calculées de la puissance absorbée par le compresseur (Pa calculée), représentée en ordonnées, et les valeurs mesurées de la puissance absorbée par le compresseur (Pa mesurée),représentée en abscisses. Ces graphiques indiquent que l'erreur d'estimation est inférieure ou égale à 300 watts et par suite une précision satisfaisante.
Le calculateur adresse alors au module d'injection du moteur la valeur estimée de la puissance mécanique absorbée par le compresseur. Le calculateur adapte alors la puissance mécanique nominale absorbée par le compresseur, si celle-ci dépasse une valeur maximale définie par le calculateur à partir de cette valeur estimée. Par suite la consommation de carburant est réduite et les augmentations excessives de la puissance absorbée par le compresseur sont mieux contrôlées. Dans le cas des compresseurs à contrôle interne, on utilise également l'installation selon la présente invention pour estimer la puissance mécanique absorbée par le compresseur. Toutefois, pour ce type de compresseur, cette puissance estimée est utilisée pour débrayer le compresseur afin de réduire le débit massique de fluide frigorigène absorbé par le compresseur.
En complément, la Demanderesse a mis au point une optimisation de la stratégie de contrôle du circuit de climatisation basée sur l'équation obtenue à l'étape 102. Dans cette forme de réalisation, la régulation du circuit de climatisation 10 est effectuée à partir d'une estimation de la valeur du taux de compression maximal τ_max ou de la basse pression minimale P^min.
En référence à la figure 4, l'installation calcule le taux de compression maximal τ_max pour réguler le circuit de climatisation. Dans cette variante, la valeur du taux de compression maximal τ_max est estimée à partir de l'équation obtenue à l'étape 102 et de la valeur de la haute pression P, obtenue à l'étape 106, conformément à l'équation de l'annexe A4. La relation de l'annexe A4 est déduite de l'annexe A2. L'équation de l'annexe A4 est résolue par la carte électronique, à l'étape 1040, en utilisant la valeur maximale de la puissance du compresseur P^max, définie par le calculateur d'injection 42.
Les étapes 108, 110, 112, 113, 114 fournissent parallèlement, la valeur de la basse pression P2, ce qui permet de calculer à l'étape 116 une estimation de la valeur instantanée du taux de compression τ.
A l'étape 120, la carte électronique compare le taux de compression τ estimé au taux de compression maximal τ_max. Le circuit de climatisation doit fonctionner avec un taux de compression inférieur à τ_max. Ainsi, si le taux de compression τ est supérieur au taux τ_, la carte électronique ajuste le fonctionnement du compresseur, par exemple en corrigeant l'intensité de la vanne de contrôle du compresseur à l'étape 122.
Dans une autre variante, l'installation calcule la valeur de la basse pression minimale P^min, à l'étape 1042, pour réguler le circuit de climatisation. Dans cette variante, la valeur de la pression P^min est estimée à partir de l'équation obtenue à l'étape 102 et de la valeur de la basse pression obtenue à l'étape 106, conformément à l'équation de l'annexe A5.
Les étapes 108, 110, 112, 113 et 114 fournissent parallèlement une estimation de la valeur instantanée de la basse pression P2.
A l'étape 118, la carte électronique compare la basse pression P2 estimée à la basse pression minimale P^min. Le circuit de climatisation doit fonctionner avec une basse pression supérieure ou égale à P^min. Ainsi, si la basse pression P2 est inférieure à la pression P^ nin, la carte électronique effectue une correction de l'intensité de la vanne de contrôle Iv à l'étape 124.
La présente invention vise également le code logiciel qu'elle fait intervenir, tout particulièrement lorsqu'il est mis à disposition sur tout support lisible sur un ordinateur. L'expression "support lisible par ordinateur" couvre un support de stockage, par exemple magnétique ou optique, aussi bien qu'un moyen de transmission, tel qu'un signal numérique ou analogique.
Annexe A
Al. Estimation de la puissance mécanique absorbée par la climatisation selon l'art antérieur Pa = [a.τ + b] a = A(N,TextNp, HR) b = B(Ν,TextNp, HR) τ = P P2
A2. Estimation de la puissance mécanique absorbée par la climatisation selon l'invention Pa = [a.τ + b].P,/c a = A(Ν,TextNp) b = B(Ν,TextNp) c = C(Ν,TextNp) t = P,/P2
A3. Estimation de la basse pression d'un compresseur à contrôle externe A3.1- Iv < Iv max : P2 = kl. Iv2 + k2.Iv + k3
A3.2- Iv > Iv max :
P2 = kl . Ivjnax 2 + k2.Iv_max + k3
A4. Estimation du taux de compression maximal τ max d'un compresseur à contrôle externe τ_max = [ c.P^max/P, - b]/a
A5. Estimation de la basse pression minimale Pτ_min d'un compresseur à contrôle externe P^min ≈ a.P, / [c.P^max/P, - b]

Claims

Revendications
1. Installation de climatisation pour véhicule à moteur, munie d'un calculateur d'injection (42) et d'un circuit de fluide frigorigène comprenant un compresseur (14), un condenseur (11), un organe de détente (12) et un évaporateur (13), ainsi qu'un dispositif électronique de contrôle (401) destiné à interagir avec le circuit de fluide frigorigène (10) et le calculateur d'injection (42), caractérisée en ce qu'elle comprend :
-un premier organe de mesure propre à fournir une valeur relative à la pression du fluide en sortie du compresseur (P,), dite haute pression,
- un deuxième organe de mesure propre à fournir une valeur relative à la pression du fluide en entrée du compresseur (P2), dite basse pression,
- des moyens de mémoire formant table à trois entrées, cette table étant remplie en fonction de données préalables sur des relations entre des coefficients (a, b, c) et trois grandeurs liées au fonctionnement du circuit de climatisation (N, Text, Vp), et fournissant instantanément la valeur desdits coefficients au dispositif électronique de contrôle (401), le dispositif électronique de contrôle (401) étant apte à mettre en oeuvre la résolution d'une équation liant la puissance absorbée par le compresseur (P à la haute pression (P,) et à la basse pression (P2) pour calculer une estimation d'une grandeur relative au fluide frigorigène, ladite équation étant obtenue à partir des coefficients fournis par la table.
2. Installation de climatisation selon la revendication 1, caractérisée en ce que les trois grandeurs liées au fonctionnement du circuit de climatisation sont relatives à la vitesse de rotation du compresseur (N), à la température de l'air extérieur arrivant dans l'évaporateur (Text) et à la tension du pulseur (Vp).
3. Installation de climatisation selon la revendication 2, caractérisée en ce que les entrées de la table sont reliées au calculateur d'injection (42) pour recevoir la valeur instantanée des trois grandeurs liées au fonctionnement du circuit de climatisation.
4. Installation de climatisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comprend un calculateur de climatisation (40) relié au calculateur d'injection (42) et au circuit de fluide frigorigène (10), et en ce que les moyens de mémoire et le dispositif électronique de contrôle (401) sont agencés dans le calculateur de climatisation (40).
5. Installation de climatisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la grandeur relative au fluide frigorigène est la puissance absorbée par le compresseur (PJ, et en ce que le dispositif électronique de contrôle est apte à résoudre ladite équation à partir des valeurs de la haute pression (P,) et de la basse pression (P2).
6. Installation de climatisation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la grandeur relative au fluide frigorigène est la valeur maximale du taux de compression (τ_max) du compresseur et en ce que le dispositif électronique de contrôle est apte à résoudre ladite équation à partir de la valeur maximale de la puissance absorbée (P^max) par le compresseur fournie par le calculateur d'injection (42) et de la valeur de la haute pression (P,).
7. Installation de climatisation selon la revendication 6, caractérisée en ce que le dispositif électronique de contrôle est propre à calculer une estimation de la valeur instantanée du taux de compression (τ) du compresseur à partir des valeurs de la haute pression (P,) et de la basse pression (P2), et à comparer cette valeur à la valeur maximale du taux de compression (τ_max).
8. Installation de climatisation selon la revendication 7, caractérisée en ce que le dispositif électronique de contrôle est apte à réagir au fait que la valeur instantanée du taux de compression (τ) est supérieure à la valeur maximale du taux de compression (τ_max) en ajustant le fonctionnement du compresseur.
9. Installation de climatisation selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisée en ce que la grandeur relative au fluide frigorigène est la valeur minimale de la basse pression (P^min) et en ce que le dispositif électronique de contrôle est apte à résoudre ladite équation à partir de la valeur maximale de la puissance absorbée (PLmax) par le compresseur, fournie par le calcul d'injection (42) et de la valeur de la haute pression (P,).
10. Installation de climatisation selon la revendication 9, caractérisée en ce que le dispositif électronique de contrôle est propre à comparer la valeur minimale de la basse pression (P^min) à la valeur instantanée de la basse pression (P2).
11. Installation de climatisation selon la revendication 10, caractérisée en ce que le dispositif électronique de contrôle est apte à réagir au fait que la valeur instantanée de la basse pression (P2) est inférieure à la valeur minimale de la basse pression (P^min) en ajustant le fonctionnement du compresseur.
12. Installation de climatisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier organe de mesure est une sonde (23) placée à l'entrée du condenseur (11) directement au sein de la partie liquide du fluide frigorigène, propre à fournir une mesure de la valeur de la température de condensation.
13. Installation de climatisation selon la revendication 12, caractérisée en ce que le dispositif électronique de contrôle (401) est apte à calculer la haute pression (Pj) à partir de la valeur de la température de condensation fournie par le premier organe de mesure.
14. Installation de climatisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier organe de mesure est un capteur (123), placé entre la sortie du compresseur (14) et l'entrée du condenseur (11), propre à mesurer la valeur instantanée de la haute pression (P,).
15. Installation de climatisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le premier organe de mesure est un capteur (123), placé entre la sortie du condenseur (11) et l'entrée de l'organe de détente (12), propre à mesurer la valeur instantanée de la haute pression (P,).
16. Installation de climatisation selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le compresseur est un compresseur à contrôle externe muni d'une vanne de contrôle, et en ce que le deuxième organe de mesure est un capteur lié au calculateur d'injection, propre à mesurer la valeur instantanée de l'intensité de la vanne de contrôle (Iv).
17. Installation de climatisation selon la revendication 16, caractérisée en ce que le dispositif électronique de contrôle est apte à déterminer la valeur de l'intensité de la vanne de contrôle en cylindrée maximale (Iv_max) et à comparer ladite valeur à la valeur de l'intensité de la vanne de contrôle mesurée (Iv).
18. Installation de climatisation selon l'une des revendications 16 ou 17, caractérisée en ce que la valeur de l'intensité de la vanne de contrôle mesurée est inférieure à l'intensité de la vanne de contrôle en cylindrée maximale et en ce que le dispositif électronique de contrôle est apte à calculer la valeur de la basse pression (P2) à partir de l'intensité de la vanne de contrôle mesurée (Iv).
19. Installation de climatisation selon l'une des revendications 16 ou 17, caractérisée en ce que la valeur de l'intensité de la vanne de contrôle mesurée est supérieure à la valeur de l'intensité de la vanne de contrôle en cylindrée maximale et en ce que le dispositif électronique de contrôle est apte à calculer la valeur de la basse pression (P2) à partir de l'intensité de la vanne de contrôle en cylindrée maximale (Iv_max).
20. Installation de climatisation selon l'une des revendications 17 à 19, caractérisée en ce que la valeur de l'intensité de la vanne de contrôle en cylindrée maximale (Iv_max) est déterminée à partir de la valeur instantanée de la température de l'air extérieur (Teχt)» de la valeur instantanée de la vitesse de rotation du compresseur (N) et de la valeur (P,) fournie par le premier organe de mesure.
21. Installation de climatisation selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que le deuxième organe de mesure est une sonde (122), placée dans les ailettes de P évaporateur (13), propre à fournir la valeur instantanée de la température d'évaporation.
22. Installation de climatisation selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que le deuxième organe de mesure est une sonde (122), placée au sein du réfrigérant, propre à fournir la valeur instantanée de la température d'évaporation.
23. Installation de climatisation selon l'une des revendications 21 ou 22, caractérisée en ce que le dispositif électronique de contrôle est apte à calculer la valeur de la basse pression (P2) à partir de la valeur instantanée de la température d'évaporation fournie par le deuxième organe de mesure.
24. Installation de climatisation selon l'une des revendications 1 à 15, caractérisée en ce que le deuxième organe de mesure est un capteur (22), placé entre l'évaporateur (13) et le compresseur (14), propre à fournir la valeur instantanée de la basse pression (P2).
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