La climatisation automatique [Comment ça marche]

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La climatisation automatique [Comment ?a marche]

Messagede Ren@ld » 25 Avr 2005 15:56

Nicolas a écrit::coucou:

De plus en plus de v?hicules sont ?quip?s de la climatisation, mais elles sont plus ou moins sophistiqu?es selon le niveau de gamme et le prix de l'option....

Plan?te Citro?n s'est aujourd'hui pench? sur la plus int?ressante, celle qui apportera le plus de confort ? ses occupants, je veux bien s?r parler de la climatisation ? r?gulation enti?rement automatique :)

Mais avant de voir en d?tail le fonctionnement, il est bon de revenir sur les principes fondamentaux de fonctionnement d'une climatisation.

Comment fait-on du froid ? :voyons:

Pour produire du froid, on applique deux grandes lois fondamentales. La premi?re bas?e sur le fait qu'? pression constante un gaz devient liquide par abaissement de sa temp?rature (r?le du condenseur) et devient gazeux par r?duction brutale de la pression (r?le du d?tendeur). La seconde est la loi de transformation de l'?tat physique d'une mati?re (ici un gaz) qui a la propri?t? (ici le R12 ou R134A) de se refroidir fortement lors de sa transformation de l'?tat liquide ? l'?tat gazeux et ainsi d'absorber la chaleur de l'air.

Car contrairement ? une id?e re?ue, on ne fait pas du froid sur un v?hicule. Le fonctionnement est similaire ? un frigo : on va absorber la chaleur de l'air traversant l'?vaporateur, il y a donc pr?l?vement de chaleur. C'est ce que l'on appelle un syst?me de r?frig?ration par compression : un r?frig?rant circule dans un circuit ferm? et son ?tat varie en permanence entre l'?tat liquide et gazeux, c'est le principe m?me du refroidissement.

Relation temp?rature/pression sur le r?frig?rant.

On distingue tr?s bien l'influence de la pression sur la temp?rature du r?frig?rant.

Image

Mais voyons le syst?me de fonctionnement plus en d?tail, ?lement par ?l?ment:

Sch?ma de principe d'une climatisation:

Image

1: Panneau de commande climatiseur 2: Soupape de s?curit? 3: Motoventilateur de refroidessement4: Capteur de pression 5: Sonde de temp?rature liquide de refroidissement 6: Contacteur de temp?rature 7: Sonde de temp?rature de l'?vaporateur 8: Ventilateur habitacle 9: calculateur gestion moteur 10: Embrayage compresseur de climatisation 11: calculateur de climatisation 12:Deshydrateur 13: D?tendeur 14: Condenseur 15: Compresseur 16: Evaporateur

Les composants du syst?me:

Le compresseur

Son r?le est d'aspirer le r?frig?rant (de retour de l'?vaporateur) donc ? l'?tat gazeux basse pr?ssion, il va comprimer le r?frig?rant, ce qui va fortement l'?chauffer :

En sortie le gaz est ? une pression d'environ 15 ? 20 bars, et ? une temp?rature de 65?.

Compl?ment

Le compresseur, on l'a vu, ?l?ve la temp?rature du r?frig?rant, mais il a besoin pour son fonctionnement d'?tre lubrifi?. Cette lubrification est de l'huile sp?cifique contenue dans le r?frig?rant (50 % reste dans le compresseur) l'autre partie circule dans tout le circuit.

L'?tat gazeux pour le compresseur est vital, il faut qu'en sortie d'?vaporateur il n'y ait plus de trace d'?tat liquide. Le liquide ?tant incompressible, il d?truirait le compresseur.

A signaler aussi qu'il int?gre une soupape de protection contre les surpressions (>35 bars environ)


Pour finir, je rappellerai que pour comprimer le r?frig?rant et produire une pression, le compresseur est entra?n? par le moteur via une courroie, mais il dispose d'un embrayage ?lectromagn?tique d?brayable, qui permet d'?tablir le contact entre la poulie d'entra?nement et l'arbre du compresseur, ce qui permet m?me moteur en fonction et clim arret?, de ne pas produire de froid malgr? l'entra?nement permanent.

Embrayage compresseur

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Une derni?re pr?cision, les r?gimes variant comme tout le monde le sait constamment entre 0 et le r?gime maxi, les constructeurs ont mis au point des compresseurs ? volume variable, pour ne pas influer sur le remplissage de l'?vaporateur en fonction du r?gime.

Le condenseur

Le r?frig?rant chaud est comprim? sous forme gazeuse, entre dans le condenseur constitu? de tubes et d'ailettes, qui vont absorber la chaleur et commencer ? refroidir le gaz en le faisant passer de l'?tat gazeux ? l'?tat liquide (la condensation). L'absorption de la chaleur est aid?e par l'air frais traversant le condenseur. Vous l'aurez s?rement remarqu?, il est plac? ? l'avant du v?hicule (devant le radiateur) avec des ventilateurs plac?s devant qui sont mis en route automatiquement et sont essentiels pour obtenir une condensation rapide et efficace. En cas de non fonctionnement il y a risque de destruction du compresseur par ?l?vation de la pression dans le circuit.

Le r?frig?rant sous forme liquide s'?coule dans le bas du condenseur.

En sortie de condenseur la pression est de 15 ? 20 bars mais descend ? 10? environ.


Le d?shydrateur

Il ? deux fonctions principales
il sert de filtre et de r?servoir au r?frig?rant (absorber l'eau et les impuret?s contenues dedans)


Le d?tendeur

Le d?tendeur consiste ? faire chuter de fa?on brutale la pression du r?frig?rant, ce dernier arrive sous une forme liquide sous pression du condenseur, il va ici perdre pratiquement toute sa pression, avant d'aller ? l'?vaporateur.

Lors de chute brutale de pression, le r?frig?rant en sortie d?tendeur se retrouve ? 1 bar environ, et ? une temp?rature de -7?. Comme nous l'avons vu, le fait de faire chuter sa pression brutalement en le faisant passer de l'?tat liquide ? l'?tat gazeux pour ensuite ensuite ?tre pulv?ris? dans l'?vaporateur va avoir comme cons?quence d'abaisser encore sa temp?rature.

C'est bien le principe d'une climatisation. (?tat gazeux/?tat liquide.?tat liquide/?tat gazeux)

Compl?ment

La baisse brutale de pression s'obtient ? l'aide d'un clapet, qui a aussi un r?le de r?gulateur, en contr?lant sans cesse la quantit? de r?frig?rant allant vers l'?vaporateur.

L'?vaporateur

Dernier maillon de la chaine, mais pas des moindres, puisqu'il est essentiel au refroidissement de l'air ambiant, donc d'avoir de l'air froid. Le r?frig?rant ayant subit une baisse importante de pression dans le d?tendeur, va entrer dans l'?vaporateur o? il va se transformer en gaz et se refroidir fortement dans l' ?vaporateur

la pression est de 1 bar environ et la temp?rature peut approcher les -30?

Obtention du froid dans l'habitacle

Le r?frig?rant ?tant tr?s froid, il ne reste plus qu'a souffler l'air ambiant dans les ailettes de l'?vaporateur pour absorber la chaleur de l'air contenu dans le v?hicule, c'est ainsi que vous avez du froid ;) bien s?r cet air est s?ch? et "nettoy?" pr?alablement dans le deshydrateur.

C'est bien par absorption de la chaleur de l'air ambiant que nous obtenons du froid, et non pas une "cr?ation du froid"

Il est ? noter que vues les temp?ratures tr?s froides dans l'?vaporateur, le risque de givrage est important, au del? du syst?me g?r? ?lectroniquement qui coupe le compresseur, certaines clim ont toujours (meme ? l'arr?t clim) un l?ger d?bit de ventilation pour ?viter justement ce ph?nom?ne de givrage.

Voila pour finir sur ce pr?ambule n?cessaire pour comprendre le fonctionnement d'une climatisation, nous allons voir les dispositifs de s?curit?.

Quelle soit manuelle ou automatique, il y a toujours un bo?tier ?lectronique (plus ou moins complexe bien s?r) qui va g?rer la boucle du froid

Il va surveiller:

les pressions du r?frig?rant
les temp?ratures aux diff?rents endroits

Certaines conditions sont aussi requises pour que le syst?me fonctionne ou passe en mode s?curit?

G?n?ralement, un capteur de temp?rature informe le bo?tier de ne pas faire fonctionner le compresseur de clim avec des temp?ratures en dessous de 5? (peut varier d'une clim ? l'autre) mais vous avez d?j? du faire le test. (l? encore risque de givrage de l'?vaporateur.)

Le bo?tier ?lectronique g?re comme je l'ai dit plus haut les pressions de fonctionnement du circuit, en fonction de ces informations il pourra piloter les ventilateurs de refroidissement, et contr?ler le fonctionnement du compresseur.

Le compresseur peut ?tre coup? dans deux cas:

-Une pression sup?rieure ? 30 bars (encrassement du condenseur par exemple )

-Une pression trop faible due ? une perte par fuite du r?frig?rant.

-En cas de surchauffe moteur, une sonde de temp?rature renseigne le calculateur de clim pour qu'il le coupe.

-Un r?gime de rotation moteur trop ?lev?

-Sur les syst?mes plus ?volu?s le calculateur de gestion moteur contr?le la coupure du compresseur pour des phases de charge et forte acc?l?ration ? bas r?gime.

Voila, je pense avoir ?t? complet ;)

Un fois compris le fonctionnement de la climatisation, passons au principe de la r?gulation automatique :)

?a apporte quoi la r?gulation automatique ? :voyons:

Bon nous l'avons vu, le froid arrive dans l'habitacle via l'?vaporateur et est puls? par le ventilateur dans l'habitacle, il na plus qu'a ?tre distribu? via le syst?me de distribution d'air, que le conducteur dirige comme il le souhaite, mais de fa?on manuelle.

Alors inconv?nients ?

Le flux d'air qui arrive est g?n?ralement plus frais qu'on ne le souhaite, les r?glages sont pas pr?cis, et il faut "mixer" avec le chauffage pour obtenir quelque chose de satisfaisant. Quand on conduit, c'est pas toujours ?vident de trifouiller des boutons :l

Alors que va nous apporter la climatisation ? r?gulation automatique ? :)

Tous ces r?glages vont ?tre g?r?s ?lectroniquement, le mixage et la temp?rature souhait?e en fonction d'une valeur de consigne demand?e par le conducteur.

Vous aller me dire, oui d'accord mais bon cela fait cher l'automatisme ;) certes :jap: mais l'?lectronique ne s'arr?te pas l? !!! sur des syst?mes plus ?volu?s elle pourra g?rer de mani?re encore plus pr?cise la gestion de la temp?rature et des flux d'air.

En effet, il est ?galement possible de g?rer:

-la r?partition de l'air ? l'aide de servomoteurs pas ? pas tr?s pr?cis

-La vitesse de ventilation

Les syst?mes ?lectroniques prennent en compte pas moins d'une dizaine de param?tres pour d?terminer au mieux la demande du conducteur et tout cela de mani?re enti?rement automatique.

Composition d'un syst?me de r?gulation automatique

Image

les Entr?es

E1:Capteur de rayonnement solaireE2:Sonde de temp?rature planche de bord E3:Sonde de temp?rature ext?rieure E4:Sonde de temp?rature d'air frais E5:Sonde de temp?rature au plancher E6:Capteur de pression. E7:Signaux vitesse, r?gime, temps d'arr?t E8:Sonde de temp?rature liquide de refroidissement

Les sorties

S1:Servomoteur pour volet distribution d'air (haut/bas) S2:Servomoteur pour volet de distribution gauche/droite S3:Servomoteur pour volet de mixage S4:Servomoteur pour volet d'air recylc? S5:Ventilateur d'habitacle S6:Compresseur de climatisation S7:Moto ventilateur de refroidissement

D?taillons quelques informations d'entr?es:

La sonde temp?rature planche de bord:

Situ? sur le bloc afficheur, un micro ventilateur assure une aspiration venant du bloc qui traverse celle ci assurant une mesure pr?cise en temps r?el.

Le capteur de rayonnement solaire:

Ce capteur g?n?ralement situ? sur le tableau de bord, est compos? de cellules photo sensibles, qui ont une r?sistance qui diminue en fonction de l'intensit? solaire, cette information transmise au calculateur de clim sert surtout pour corriger la temp?rature de l'air puls? en agissant sur le mixage et la vitesse de ventilation.

Information vitesse du v?hicule:

Cette donn?e va servir essentiellement a conserver un d?bit d'air constant puls? dans l'habitacle, quelque soit la vitesse du v?hicule, la vitesse de ventilation diminue en fonction de la vitesse du v?hicule.

D?taillons le bloc climatisation qui comprend tous les composants que commande le calculateur de clim

Image

1:Servomoteur pour volet de distribution haut/bas 2:Sonde de temp?rature d'air frais 3:Servomoteur pour volet d'air recycl? 4:Ventilateur habitacle 5:Amplificateur pour variation vitesse ventilateur 6:Servomoteur pour volet d'air distribution gauche droite 7:Servomoteur pour volet de mixage 8:Sonde de temp?rature plancher

Alors ce bloc climatique dans une r?gulation automatique ou pas sert en premier lieu ? temp?rer et diffuser l'air dans l'habitacle, il est compos? de volets.

La grandes diff?rence entre la climatisation manuelle et la climatisation automatique, est que ces volets vont ?tre command?s par des servomoteurs (c?bles et gaines sur clim manuelle)

Ces servomoteurs, vous l'aurez compris, sont command?s par le calculateur de climatisation, et comme pour une commande par c?ble, ils agissent directement sur l'axe du volet que l'on souhaite commander.

Il est ? noter qu'il existe deux types de servomoteurs (selon le niveau de de gamme et le co?t que le constructeur veut mettre):

- les servomoteurs avec recopie de positions (ils sont capables de revenir sur une positions exact, c'est rapide et efficace)

- les servomoteurs classiques, ce sont des moteurs pas ? pas comme les autres, mais ils ne renvoient pas d'info de position, il sont moins pr?cis, mais moins chers pour le constructeur.

Les phases de fonctionnement que l'on peut rencontrer

Si une demande de temp?rature tr?s diff?rente de celle de l'habitacle est faite, le calculateur commandera l'ouverture de tous les volets afin d'obtenir la temp?rature souhait?e le plus rapidement possible.

Autre exemple, ? froid, la r?partition va se faire essentiellement vers le pare-brise, le calculateur va donc piloter :

-Le servomoteur de mixage
-les servomoteurs des volets d'air G/D
-Les servomoteurs des volets d'air bas/haut
-le servomoteur de recyclage d'air.

Le ventilateur d'air puls?

Tout le monde voit ce que c'est. C'est un moteur qui est incorpor? dans le bloc climatique. Il est situ? dans le canal d'entr?e d'air, il pulse un flux d'air pour temp?rer l'habitacle, sa commande peut se faire ? des vitesses variables depuis le bloc afficheur/calculateur de climatisation. Cette variation s'op?re souvent par l'interm?diaire d'un amplificateur ? transistors.

Vous avez lu pr?cedement qu'il y avait un mode recycl? ? mis ? quoi sert -il ? :voyons:

Bon bien c'est pas compliqu?, il faut savoir que dans un syst?me de climatisation on dispose de deux sources d'air admis diff?rentes :

L'air ext?rieur (provenant comme sont nom l'indique de dehors)

L'air de l'habitacle (provevant de l'int?rieur du v?hicule)

Alors pourquoi ces deux sources ?

Bien plusieurs raisons ;)

Le mode recycl? est pratique contre la pollution urbaine par exemple, en effet il pr?serve l'habitacle de toutes fum?es ou impuret?s venant sur le v?hicule.

Il permet aussi un refroidissement de l'air d'habitacle plus rapide, normal, on rafra?chit de l'air d?j? pr?alablement rafraichit. Ca permet ?galement de r?duire la puissance de la climatisation, qui a moins de "travail" ? faire.

Cepandant, il n'est pas conseill? d'utiliser ce mode plus de 20 minutes environ, dans le sens, ou l'air devient vici? et humide, entrainant un d?sagr?ment pour les occupants, mais aussi la formation de bu?e. Donc ? utiliser temporairement.

On peut trouver diff?rents types de climatisations, selon le niveau de gamme. Soit le calculateur sera en mesure de commander le recyclage automatiquement, soit il restera manuelle, et sera command? donc par le conducteur.

Le fonctionnement automatique du recyclage

Image

1:Radiateur de chauffage 2:Volet de mixage 3:Ventilateur habitacle 4:Evaporateur 5:Volet de distribution gauche/droite 6:Diffuseur gauche/droite 7:Vers le plancher 8:Volet de distribution d'air haut/bas 9:Vers pare-brise (D?givrage)
10:
Volet d'air recyclage


Pour g?rer cette fonction, le calculateur fait appel ? des capteurs mesurant le taux de polluants dans l'air, dont le principe de fonctionnement n'est pas sans rappeler la sonde lambda (pour ceux qui connaissent) en fonction de ce taux (pr?alablement d?termin? dans sa cartographie) le calculateur de clim commande le volet de recyclage (l'arriv?e d'air ext?rieur est donc coup?e) la gestion de l'ouverture du volet varie en fonction de la pollution et de la temp?rature ext?rieure.

Autre moment, le recyclage pourra ?tre command? automatiquement lors de la mise en route des essuie-glace ? froid, pour facilit? la disparition de la bu?e.

Voila, j'esp?re avoir ?t? le plus complet possible :) j'ai en tout cas essay? de r?sumer un syst?me qui peut para?tre complexe comme ?a, mais qui en fait, n'est pas tr?s sorcier ;)

Vous n'aurez plus d'excuse si on vous demande la diff?rence entre une clim manuelle et une clim automatique.

Comme d'habitude, si vous avez des questions, n'h?istez pas :jap:

Plan?te citroen vous fera d?couvrir un autre sujet, tout aussi passionnant le mois prochain :coucou:

Source : "Nicolas" du Forum Plan?te-Citro?n.com
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