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FR3017450A1 - Circuit de fluide frigorigene pour le conditionnement thermique d'un vehicule automobile - Google Patents

Circuit de fluide frigorigene pour le conditionnement thermique d'un vehicule automobile Download PDF

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FR3017450A1
FR3017450A1 FR1451034A FR1451034A FR3017450A1 FR 3017450 A1 FR3017450 A1 FR 3017450A1 FR 1451034 A FR1451034 A FR 1451034A FR 1451034 A FR1451034 A FR 1451034A FR 3017450 A1 FR3017450 A1 FR 3017450A1
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ejector
heat
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Rabih Murr
Regine Haller
Jean-Luc Thuez
Mohamed Yahia
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Valeo Systemes Thermiques SAS
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Abstract

L'invention concerne un circuit de fluide frigorigène pour le conditionnement thermique d'un véhicule automobile, comportant un premier échangeur de chaleur (1) apte à former un bouilleur, un deuxième échangeur de chaleur (2) apte à former un condenseur, un troisième échangeur de chaleur (3) apte à former un évaporateur, un quatrième échangeur de chaleur (4) apte à former un évaporateur, un compresseur (Cp), une pompe (P), un premier détendeur (D1), un second détendeur (D2), un éjecteur tritherme (E) comportant une entrée motrice (7), une entrée d'aspiration (8) et une sortie (9), et des moyens (V1, V2) aptes à faire circuler le fluide frigorigène selon plusieurs modes de fonctionnement différents

Description

Circuit de fluide frigorigène pour le conditionnement thermique d'un véhicule automobile La présente invention concerne un circuit de fluide frigorigène pour le conditionnement thermique d'un véhicule automobile. Il est connu d'utiliser un ou plusieurs circuits de conditionnement thermique aptes à remplir les fonctions suivantes : chauffage de l'habitacle d'un véhicule, refroidissement de l'habitacle, cette fonction étant également appelée climatisation de l'habitacle, et déshumidification de l'habitacle. Le conditionnement thermique de l'habitacle (chauffage, climatisation et/ou déshumidification) permet d'améliorer le confort pour le conducteur ou les passagers du véhicule.
II apparaît aujourd'hui nécessaire d'offrir un circuit de fluide frigorigène assurant en particulier la fonction de climatisation et présentant un rendement ou coefficient de performance élevé. On rappelle que le coefficient de performance est le rapport de la puissance frigorifique fournie sur le travail fourni.
L'invention a notamment pour but d'apporter une solution simple, efficace et économique à ce problème. A cet effet, elle propose un circuit de fluide frigorigène pour le conditionnement thermique d'un véhicule automobile, comportant un premier échangeur de chaleur apte à former un bouilleur, un deuxième échangeur de chaleur apte à former un condenseur, un troisième échangeur de chaleur apte à former un évaporateur, un quatrième échangeur de chaleur apte à former un évaporateur, un compresseur, une pompe, un premier détendeur, un second détendeur, un éjecteur tritherme comportant une entrée motrice, une entrée d'aspiration et une sortie, et des moyens aptes à faire circuler le fluide frigorigène selon l'un au moins des modes de fonctionnement suivants : - un premier mode de fonctionnement dans lequel le fluide frigorigène circule selon une première boucle traversant au moins successivement le deuxième échangeur de chaleur, une première partie du fluide frigorigène traversant ensuite le premier détendeur puis le quatrième échangeur de chaleur, tandis qu'une deuxième partie du fluide frigorigène traverse ensuite le deuxième détendeur puis le troisième échangeur de chaleur, l'ensemble du fluide frigorigène traversant ensuite le compresseur avant de traverser à nouveau le deuxième échangeur de chaleur, - un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le fluide frigorigène circule selon une deuxième boucle traversant au moins successivement le deuxième échangeur de chaleur, une première partie du fluide frigorigène traversant ensuite la pompe, le premier échangeur de chaleur, puis entre dans l'éjecteur au niveau de l'entrée motrice, tandis qu'une seconde partie du fluide frigorigène traverse ensuite le second détendeur puis le troisième échangeur de chaleur avant d'entrer dans l'éjecteur au niveau de l'entrée d'aspiration, l'ensemble du fluide frigorigène sortant de l'éjecteur par la sortie correspondante avant de traverser à nouveau le deuxième échangeur de chaleur, - un troisième mode de fonctionnement dans lequel le fluide frigorigène circule selon une troisième boucle traversant au moins successivement le deuxième échangeur de chaleur, une première partie du fluide frigorigène traversant ensuite le premier détendeur, le quatrième échangeur de chaleur puis le compresseur avant de traverser à nouveau le deuxième échangeur de chaleur, une deuxième partie du fluide frigorigène traversant ensuite le deuxième détendeur puis le troisième échangeur de chaleur avant d'entrer dans l'éjecteur par l'entrée d'aspiration, une troisième partie du fluide frigorigène traversant ensuite la pompe puis le premier échangeur de chaleur avant d'entrer dans l'éjecteur par l'entrée motrice, lesdites deuxième et troisième parties du fluide sortant de l'éjecteur par la sortie correspondante avant de traverser à nouveau le deuxième échangeur de chaleur.
Le premier échangeur de chaleur peut être apte à échanger de la chaleur avec un fluide caloporteur d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique d'un véhicule et/ou avec des gaz d'échappement issu d'un tel moteur thermique, par exemple.
Par ailleurs, le deuxième échangeur de chaleur peut être placé en face avant du véhicule, de manière à échanger de la chaleur avec l'air extérieur au véhicule. En outre, le troisième et le quatrième échangeurs de chaleur peuvent échanger de la chaleur avec de l'air destiné à déboucher dans l'habitacle du véhicule. Dans le premier mode de fonctionnement, les troisième et quatrième échangeurs de chaleur permettent de refroidir un flux d'air destiné à déboucher dans l'habitacle du véhicule, par exemple, les calories puisées sur ce flux d'air étant rejetées à l'extérieur par l'intermédiaire du deuxième échangeur de chaleur. Le fonctionnement du circuit est alors assuré par le compresseur. Ce premier mode de fonctionnement peut par exemple être utilisé lorsque le moteur est froid, et donc lorsque le fluide caloporteur du circuit de refroidissement est également froid, c'est-à-dire lorsqu'il n'y a pas suffisamment de puissance thermique disponible au niveau du premier échangeur de chaleur. Dans le deuxième mode de fonctionnement, des calories sont prélevées à l'aide du premier échangeur de chaleur, sur le fluide caloporteur du circuit de refroidissement du moteur ou sur les gaz d'échappement du moteur, par exemple. Comme précédemment, le deuxième échangeur de chaleur évacue de la chaleur à l'extérieur et le troisième échangeur de chaleur a pour fonction de refroidir l'air entrant dans l'habitacle, par exemple. Dans ce mode de fonctionnement également, le compresseur est éteint et la pompe est démarrée. On notera que la pompe nécessite une puissance bien plus faible que le compresseur pour assurer le fonctionnement du circuit.
Le second mode de fonctionnement peut être par exemple utilisé lorsque le fluide caloporteur du circuit de refroidissement du moteur est chaud, c'est-à-dire lorsqu'il y a suffisamment de puissance thermique disponible au niveau du premier échangeur, et que les besoins en climatisation sont relativement faibles. Dans le troisième mode de fonctionnement, des calories sont prélevées à l'aide du premier échangeur de chaleur, sur le fluide caloporteur du circuit de refroidissement du moteur ou sur les gaz d'échappement du moteur, par exemple. Comme précédemment, le deuxième échangeur de chaleur évacue de la chaleur à l'extérieur. Par ailleurs, le troisième échangeur de chaleur et le quatrième échangeur de chaleur ont tous les deux pour fonction de refroidir l'air entrant dans l'habitacle, par exemple. Dans ce mode de fonctionnement, le compresseur et la pompe sont démarrés.
Le troisième mode de fonctionnement peut être par exemple utilisé lorsque le fluide caloporteur du circuit de refroidissement du moteur est chaud, c'est-à-dire lorsqu'il y a suffisamment de puissance thermique disponible au niveau du premier échangeur, et que les besoins en climatisation sont relativement élevés.
Un tel circuit permet d'assurer efficacement la fonction de climatisation, que le véhicule soit arrêté ou démarré, et a un coefficient de performance plus élevé que les circuits de l'art antérieur. Selon une caractéristique optionnelle, le circuit comporte une bouteille de stockage de fluide réfrigérant, située en aval du deuxième échangeur de chaleur. Cette bouteille peut être intégrée au deuxième échangeur de chaleur. En outre, le circuit peut comporter un cinquième échangeur de chaleur apte à échanger de la chaleur entre la partie du fluide frigorigène issu du deuxième échangeur de chaleur ou de la bouteille, d'une part, et la partie du fluide frigorigène destiné à traverser le compresseur.
Un tel échangeur de chaleur est également appelé I.H.X, pour « Internai Heat eXchanger », en anglais. La présence du cinquième échangeur de chaleur permet encore d'améliorer le coefficient de performance du circuit.
De plus, le circuit peut comporter un sixième échangeur de chaleur apte à échanger de la chaleur entre la partie du fluide frigorigène issu de la pompe et la partie du fluide frigorigène issu du compresseur. Le sixième échangeur de chaleur forme un récupérateur de type I.H.X. et permet également d'améliorer le coefficient de performance du circuit. De préférence, l'éjecteur comporte, de l'amont vers l'aval, une buse comprenant une zone convergence suivie d'une zone divergente, une chambre de mélange et un diffuseur agencés de manière à ce que le fluide frigorigène entrant par l'entrée motrice traverse la zone convergente puis la zone divergente de la buse, provoquant l'aspiration du fluide frigorigène au niveau de l'entrée d'aspiration, l'ensemble du fluide frigorigène traversant la chambre de mélange puis le diffuseur avant d'être éjecté par la sortie de l'éjecteur. Selon une forme de réalisation de l'invention, le circuit comporte : - une première portion reliant un premier embranchement à l'entrée motrice de l'éjecteur, ladite première portion comportant successivement, de l'amont vers l'aval dans le sens de circulation du fluide frigorigène, une première vanne d'arrêt , la pompe et le premier échangeur de chaleur, - une deuxième portion reliant un deuxième embranchement au premier embranchement, ladite deuxième portion comportant successivement, de l'amont vers l'aval, le compresseur et le deuxième échangeur de chaleur, la deuxième portion comportant un troisième embranchement situé entre le compresseur et le deuxième échangeur de chaleur, - une troisième portion reliant le premier embranchement au deuxième embranchement, ladite troisième portion comportant successivement, de l'amont vers l'aval, le premier détendeur et le quatrième échangeur de chaleur, - une quatrième portion reliant le premier embranchement à l'entrée d'aspiration de l'éjecteur, ladite quatrième portion comportant successivement, de l'amont vers l'aval, le second détendeur, le troisième échangeur de chaleur et une seconde vanne comportant trois voies, une première voie de la seconde vanne étant reliée au troisième échangeur de chaleur, une deuxième voie de la seconde vanne étant reliée à l'entrée d'aspiration de l'éjecteur, - une cinquième portion reliant la sortie de l'éjecteur au troisième embranchement, - une sixième portion reliant une troisième voie de la seconde 15 vanne au deuxième embranchement. Dans ce cas, le cinquième échangeur de chaleur peut comporter une première partie équipant la troisième portion et située entre le premier embranchement et le premier détendeur, et une seconde partie équipant la deuxième portion et située entre le deuxième embranchement 20 et le compresseur, de façon à pouvoir échanger de la chaleur entre le fluide traversant la première partie et le fluide traversant la seconde partie du cinquième échangeur. Selon une autre forme de réalisation de l'invention, le circuit comporte : 25 une première portion reliant un premier embranchement à l'entrée motrice de l'éjecteur, ladite première portion comportant successivement, de l'amont vers l'aval dans le sens de circulation du fluide frigorigène, une première vanne d'arrêt, la pompe et le premier échangeur de chaleur, 30 - une deuxième portion reliant un deuxième embranchement au premier embranchement, ladite deuxième portion comportant successivement, de l'amont vers l'aval, le compresseur et le deuxième échangeur de chaleur, la deuxième portion comportant un troisième embranchement situé entre le compresseur et le deuxième échangeur de chaleur, - une troisième portion reliant le premier embranchement au deuxième embranchement, ladite troisième portion comportant successivement, de l'amont vers l'aval, le premier détendeur et le quatrième échangeur de chaleur, la troisième portion comportant en outre un quatrième embranchement situé entre le premier embranchement et le premier détendeur, - une quatrième portion reliant le quatrième embranchement à l'entrée d'aspiration de l'éjecteur, ladite quatrième portion comportant successivement, de l'amont vers l'aval, le second détendeur, le troisième échangeur de chaleur et une seconde vanne comportant trois voies, une première voie de la seconde vanne étant reliée au troisième échangeur de chaleur, une deuxième voie de la seconde vanne étant reliée à l'entrée d'aspiration de l'éjecteur, - une cinquième portion reliant la sortie de l'éjecteur au troisième embranchement, - une sixième portion reliant une troisième voie de la seconde vanne au deuxième embranchement. Dans ce cas, le cinquième échangeur de chaleur peut comporter une première partie équipant la troisième portion et située entre le premier embranchement et le quatrième embranchement, et une seconde partie équipant la deuxième portion et située entre le deuxième embranchement et le compresseur, de façon à pouvoir échanger de la chaleur entre le fluide traversant la première partie et le fluide traversant la seconde partie du cinquième échangeur. De préférence, la bouteille équipe la seconde portion et est 30 située entre le premier embranchement et le deuxième échangeur de chaleur.
En outre, le sixième échangeur de chaleur peut comporter une première partie équipant la première portion et situé entre la pompe et le premier échangeur de chaleur, et une seconde partie équipant la deuxième portion et située entre la compresseur et le troisième embranchement, de façon à pouvoir échanger de la chaleur entre le fluide traversant la première partie et le fluide traversant la seconde partie (6b) du sixième échangeur. L'invention concerne enfin un véhicule automobile comportant un circuit de refroidissement d'un moteur thermique, ledit circuit de refroidissement utilisant un fluide caloporteur, et une ligne d'échappement des gaz de combustion issus du moteur thermique, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit du type précité, le premier échangeur de chaleur étant apte à échanger de la chaleur avec le fluide caloporteur du circuit de refroidissement et/ou avec les gaz de combustion de la ligne d'échappement. L'invention sera mieux comprise et d'autres détails, caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à la lecture de la description suivante faite à titre d'exemple non limitatif en référence aux dessins annexés dans lesquels : - la figure 1 est une vue schématique d'une première forme de réalisation d'un circuit selon l'invention, - la figure 2 est une vue schématique, en coupe axiale, de l'éjecteur du circuit, - la figure 3 est une vue correspondant à la figure 1, illustrant un premier mode de fonctionnement du circuit, - la figure 4 est un diagramme de Mollier illustrant le premier mode de fonctionnement du circuit, - les figures 5 et 6 sont des vues correspondant respectivement aux figures 3 et 4, illustrant un deuxième mode de fonctionnement du circuit ; - les figures 7 et 8 sont des vues correspondant respectivement aux figures 3 et 4, illustrant un troisième mode de fonctionnement du circuit - la figure 9 est une vue correspondant à la figure 3, illustrant une deuxième forme de réalisation de l'invention, - la figure 10 est une vue correspondant à la figure 3, illustrant une troisième forme de réalisation de l'invention, - la figure 11 est une vue correspondant à la figure 3, illustrant une quatrième forme de réalisation de l'invention.
Les figures 1 à 9 illustrent un circuit de fluide frigorigène pour le conditionnement thermique d'un véhicule automobile, selon une première forme de réalisation. Le circuit comporte un premier échangeur de chaleur 1 apte à former un bouilleur, un deuxième échangeur de chaleur 2 apte à former un condenseur, un troisième échangeur de chaleur 3 apte à former un évaporateur, un quatrième échangeur de chaleur 4 apte à former un évaporateur, un cinquième échangeur de chaleur comportant une première partie 5a ainsi qu'une seconde partie 5b, un compresseur Cp, une pompe P, un premier détendeur Dl, un second détendeur D2, un éjecteur tritherme E comportant une entrée motrice 7, une entrée d'aspiration 8 et une sortie 9, une bouteille B pour le stockage du fluide réfrigérant, cette bouteille pouvant être intégrée au deuxième échangeur de chaleur, une vanne d'arrêt V1 et une vanne V2 comportant trois voies. Le premier échangeur de chaleur 1 peut être apte à échanger de la chaleur avec un fluide caloporteur d'un circuit de refroidissement d'un moteur thermique d'un véhicule et/ou avec des gaz d'échappement issu d'un tel moteur thermique, par exemple. Par ailleurs, le deuxième échangeur de chaleur 2 peut être placé en face avant du véhicule, de manière à échanger de la chaleur avec l'air extérieur au véhicule.
En outre, le troisième et le quatrième échangeurs de chaleur 3, 4 peuvent échanger de la chaleur avec un flux d'air F destiné à déboucher dans l'habitacle du véhicule. De plus, le cinquième échangeur 5a, 5b forme un échangeur 5 de type I.H.X (pour Heat Internai eXchanger, en anglais) et est conçu pour échanger de la chaleur entre le fluide frigorigène traversant la première partie 5a et le fluide frigorigène traversant la seconde partie 5b. Comme cela est mieux visible à la figure 2, l'éjecteur E comporte, de l'amont vers l'aval, une buse 10 comprenant une zone 10 convergente 11 suivie d'une zone divergente 12, une chambre de mélange 13 et un diffuseur 14. Comme cela est connu en soi, ces différents éléments sont agencés de manière à ce que le fluide frigorigène entrant par l'entrée motrice 7 traverse la zone convergente 11 puis la zone divergente 12 de la buse 10, provoquant l'aspiration du fluide frigorigène au niveau de 15 l'entrée d'aspiration 8, dans une zone entourant la buse 10, l'ensemble du fluide frigorigène traversant ensuite la chambre de mélange 13 puis le diffuseur 14 avant d'être éjecté par la sortie 9 de l'éjecteur E. Le circuit comporte en outre : - une première portion 131 reliant un premier embranchement 20 El à l'entrée motrice 7 de l'éjecteur E, ladite première portion P1 comportant successivement, de l'amont vers l'aval dans le sens de circulation du fluide frigorigène, la première vanne V1 d'arrêt , la pompe P et le premier échangeur de chaleur 1, - une deuxième portion P2 reliant un deuxième 25 embranchement E2 au premier embranchement E1, ladite deuxième portion P2 comportant successivement, de l'amont vers l'aval, la seconde partie 5b du cinquième échangeur de chaleur, le compresseur Cp, le deuxième échangeur de chaleur 2 et la bouteille B, la deuxième portion P2 comportant un troisième embranchement E3 situé entre le compresseur Cp 30 et le deuxième échangeur de chaleur 2, - une troisième portion P3 reliant le premier embranchement El au deuxième embranchement E2, ladite troisième portion P3 comportant successivement, de l'amont vers l'aval, la première partie 5a du cinquième échangeur de chaleur, le premier détendeur Dl et le quatrième échangeur de chaleur 4, - une quatrième portion P4 reliant le premier embranchement El à l'entrée d'aspiration 8 de l'éjecteur E, ladite quatrième portion P4 comportant successivement, de l'amont vers l'aval, le second détendeur D2, le troisième échangeur de chaleur 3 et la seconde vanne V2 comportant trois voies, une première voie de la seconde vanne V2 étant reliée au troisième échangeur de chaleur 3, une deuxième voie de la seconde vanne V2 étant reliée à l'entrée d'aspiration 8 de l'éjecteur E, - une cinquième portion P5 reliant la sortie 9 de l'éjecteur E au troisième embranchement E3, - une sixième portion P6 reliant une troisième voie de la seconde vanne V2 au deuxième embranchement E2. La figure 3 illustre un premier mode de fonctionnement de ce circuit. Dans ce mode de fonctionnement, le compresseur Cp est démarré, la pompe P est arrêtée, la vanne V1 est fermée, la deuxième voie de la seconde vanne V2 est fermée, et les premières et troisième voies de la seconde vanne V2 sont ouvertes. On notera que, sur les figures 3, 5 et 7, les organes qui ne sont pas traversés par le fluide frigorigène dans le mode de fonctionnement considéré ont été représentés en traits pointillés, les autres étant représentés en traits forts. Dans ce mode de fonctionnement, le fluide frigorigène circule selon une première boucle traversant successivement le deuxième échangeur de chaleur 2, la bouteille B, une première partie du fluide frigorigène traversant ensuite la première partie 5a du cinquième échangeur de chaleur, le premier détendeur D1 puis le quatrième échangeur de chaleur 4, tandis qu'une deuxième partie du fluide frigorigène traverse ensuite le deuxième détendeur D2, le troisième échangeur de chaleur 3, puis la vanne V2, l'ensemble du fluide frigorigène traversant ensuite la seconde partie 5b du cinquième échangeur de chaleur puis le compresseur Cp avant de traverser à nouveau le deuxième échangeur de chaleur 2. Le cycle thermodynamique correspondant est illustré sur le diagramme de Mollier de la figure 4. Sur ce diagramme, l'abscisse est formée par l'enthalpie h et l'ordonnée est formée par la pression p du fluide frigorigène.
Des points référencés il à i9 ont été reportés à la fois sur le diagramme de Mollier et sur le circuit de fluide frigorigène illustré à la figure 3 afin de faciliter la compréhension. Les phases du fluide frigorigène (liquide ; diphasique, c'est-à-dire liquide et vapeur ; vapeur) sont également indiquées sur le diagramme, ainsi que les différentes étapes du cycle (évaporation, condensation, compression, détente). Comme indiqué précédemment, dans le premier mode de fonctionnement, les troisième et quatrième échangeurs de chaleur 3, 4 permettent de refroidir le flux d'air F destiné à déboucher dans l'habitacle du véhicule, les calories puisées sur ce flux d'air F étant rejetées à l'extérieur par l'intermédiaire du deuxième échangeur de chaleur 2. Le fonctionnement du circuit est assuré par le compresseur Cp. Ce premier mode de fonctionnement peut par exemple être utilisé lorsque le moteur est froid, et donc lorsque le fluide caloporteur du circuit de refroidissement est également froid, c'est-à-dire lorsqu'il n'y a pas suffisamment de puissance thermique disponible au niveau du premier échangeur de chaleur 1. Les figures 5 et 6 illustrent un deuxième mode de fonctionnement de ce circuit. Dans le deuxième mode de fonctionnement, le compresseur Cp est arrêté, la pompe P est démarrée, la vanne V1 est ouverte, la troisième voie de la seconde vanne V2 est fermée, et les premières et deuxième voies de la seconde vanne V2 sont ouvertes.
Dans ce mode de fonctionnement, le fluide frigorigène circule selon une deuxième boucle traversant successivement le deuxième échangeur de chaleur 2 et la bouteille B, une première partie du fluide frigorigène traversant ensuite la première vanne V1, la pompe P, le premier échangeur de chaleur 1, puis entre dans l'éjecteur E au niveau de l'entrée motrice 7, tandis qu'une seconde partie du fluide frigorigène traverse ensuite le second détendeur D2, le troisième échangeur de chaleur 3, puis la deuxième vanne V2 avant d'entrer dans l'éjecteur E au niveau de l'entrée d'aspiration 8, l'ensemble du fluide frigorigène sortant de l'éjecteur E par la sortie correspondante 9 avant de traverser à nouveau le deuxième échangeur de chaleur 2. On notera que le point i5 sur le diagramme de Mollier de la figure 6 est le point représentant l'état du fluide frigorigène en sortie de la buse 10 et que le point i8 est le point représentant l'état du fluide frigorigène dans la chambre de mélange 13. On notera également que, dans le diffuseur, entre i8 et i1, la vitesse diminue à cause de l'augmentation de section et une partie de l'énergie cinétique cédée se transforme en pression. Comme indiqué précédemment, dans le deuxième mode de fonctionnement, des calories sont prélevées à l'aide du premier échangeur de chaleur 1, sur le fluide caloporteur du circuit de refroidissement du moteur et/ou sur les gaz d'échappement du moteur. Le deuxième échangeur de chaleur 2 évacue de la chaleur à l'extérieur et le troisième échangeur de chaleur 3 a pour fonction de refroidir le flux d'air F destiné à entrer dans l'habitacle du véhicule.
Le second mode de fonctionnement peut être par exemple utilisé lorsque le fluide caloporteur du circuit de refroidissement du moteur est chaud (ou que les gaz d'échappement sont suffisamment chauds), c'est-à-dire lorsqu'il y a suffisamment de puissance thermique disponible au niveau du premier échangeur de chaleur 1, et que les besoins en climatisation sont relativement faibles.
Les figures 7 et 8 illustrent un troisième mode de fonctionnement de ce circuit. Dans le troisième mode de fonctionnement, le compresseur Cp est démarré, la pompe P est démarrée, la vanne V1 est ouverte, la troisième voie de la seconde vanne V2 est fermée, et les premières et deuxième voies de la seconde vanne V2 sont ouvertes. Dans ce mode de fonctionnement, le fluide frigorigène circule selon une troisième boucle traversant au moins successivement le deuxième échangeur de chaleur 2, une première partie du fluide frigorigène traversant ensuite le premier détendeur D1, le quatrième échangeur de chaleur 4 puis le compresseur Cp avant de traverser à nouveau le deuxième échangeur de chaleur 2, une deuxième partie du fluide frigorigène traversant ensuite le deuxième détendeur D2 puis le troisième échangeur de chaleur 3 avant d'entrer dans l'éjecteur E par l'entrée d'aspiration 8, une troisième partie du fluide frigorigène traversant ensuite la pompe P puis le premier échangeur de chaleur 1 avant d'entrer dans l'éjecteur E par l'entrée motrice 7, lesdites deuxième et troisième parties du fluide sortant de l'éjecteur E par la sortie correspondante 9 avant de traverser à nouveau le deuxième échangeur de chaleur 2. On notera que le point i12 sur le diagramme de Mollier de la figure 8 est le point représentant l'état du fluide frigorigène en sortie de la buse 10 et que le point i13 est le point représentant l'état du fluide frigorigène dans la chambre de mélange 13. On notera également que, dans le diffuseur, entre i13 et i14, la vitesse diminue à cause de l'augmentation de section et une partie de l'énergie cinétique cédée se transforme en pression. Comme indiqué précédemment, dans le troisième mode de fonctionnement, des calories sont prélevées à l'aide du premier échangeur de chaleur 1, sur le fluide caloporteur du circuit de refroidissement du moteur et/ou sur les gaz d'échappement du moteur. Le deuxième échangeur de chaleur 2 évacue de la chaleur à l'extérieur. Par ailleurs, le troisième échangeur de chaleur 3 et le quatrième échangeur de chaleur 4 ont tous les deux pour fonction de refroidir le flux d'air F destiné à entrer dans l'habitacle du véhicule. Le troisième mode de fonctionnement peut être par exemple utilisé lorsque le fluide caloporteur du circuit de refroidissement du moteur est chaud (ou que les gaz d'échappement sont suffisamment chauds), c'est-à-dire lorsqu'il y a suffisamment de puissance thermique disponible au niveau du premier échangeur 1, et que les besoins en climatisation sont relativement élevés. Un tel circuit permet d'assurer efficacement la fonction de climatisation, que le véhicule soit arrêté ou démarré, et a un coefficient de performance plus élevé que les circuits utilisés dans l'art antérieur pour assurer la même fonction de climatisation. On notera que, dans le cas du second mode de fonctionnement, avec une température extérieure au véhicule de l'ordre de 25°C et une puissance thermique au niveau du premier échangeur de chaleur 1 de l'ordre de 5 kW, il est possible de produire 1 kW de puissance frigorifique. On notera également que le troisième mode de fonctionnement permet d'améliorer le coefficient de performance (C.O.P.) de 25% environ par rapport au premier mode de fonctionnement, pour une puissance 20 frigorifique totale de 2kW produite par les troisième et quatrième échangeurs de chaleur 3, 4. La figure 9 représente une deuxième forme de réalisation de l'invention, qui diffère de celle exposée précédemment en référence à la figure 1 notamment, en ce qu'elle est dépourvue de cinquième échangeur 25 de chaleur. En d'autres termes, les parties 5a et 5b ont été retirées du circuit. La figure 10 représente une troisième forme de réalisation de l'invention, dans laquelle le circuit comporte : - une première portion P1 reliant un premier embranchement El 30 à l'entrée motrice 7 de l'éjecteur E, ladite première portion P1 comportant successivement, de l'amont vers l'aval dans le sens de circulation du fluide frigorigène, la première vanne V1 d'arrêt, la pompe P et le premier échangeur de chaleur 1, - une deuxième portion P2 reliant un deuxième embranchement E2 au premier embranchement E1, ladite deuxième portion E2 comportant successivement, de l'amont vers l'aval, la seconde partie 5b du cinquième échangeur de chaleur, le compresseur Cp, le deuxième échangeur de chaleur 2 et la bouteille B, la deuxième portion P2 comportant un troisième embranchement E3 situé entre le compresseur Cp et le deuxième échangeur de chaleur 2, - une troisième portion P3 reliant le premier embranchement El au deuxième embranchement E2, ladite troisième portion P3 comportant successivement, de l'amont vers l'aval, le premier détendeur Dl et le quatrième échangeur de chaleur 4, la troisième portion P3 comportant en outre un quatrième embranchement E4 situé entre le premier embranchement El et le premier détendeur Dl, la première partie 5a du premier échangeur de chaleur étant située entre le premier embranchement El et le quatrième embranchement E4, - une quatrième portion P4 reliant le quatrième embranchement E4 à l'entrée d'aspiration 8 de l'éjecteur E, ladite quatrième portion P4 comportant successivement, de l'amont vers l'aval, le second détendeur D2, le troisième échangeur de chaleur 3 et la seconde vanne V2 comportant trois voies, une première voie de la seconde vanne V2 étant reliée au troisième échangeur de chaleur 3, une deuxième voie de la seconde vanne V2 étant reliée à l'entrée d'aspiration 8 de l'éjecteur E, - une cinquième portion P5 reliant la sortie 9 de l'éjecteur E au troisième embranchement E3, - une sixième portion P6 reliant une troisième voie de la seconde vanne V2 au deuxième embranchement E2. Comme précédemment, le cinquième échangeur de chaleur est conçu de façon à pouvoir échanger de la chaleur entre le fluide traversant la première partie 5a et le fluide traversant la seconde partie 5b.
La figure 11 représente une quatrième forme de réalisation de l'invention, qui diffère de celle exposée précédemment en référence notamment à la figure 1 en ce que le circuit comporte un sixième échangeur de chaleur. Celui-ci comporte en particulier une première partie 6a équipant la première portion P1 et situé entre la pompe P et le premier échangeur de chaleur 1, et une seconde partie 6b équipant la deuxième portion P2 et située entre la compresseur Cp et le troisième embranchement E3. Le sixième échangeur de chaleur est conçu de façon à pouvoir échanger de la chaleur entre le fluide traversant la première partie 6a et le fluide traversant la seconde partie 6b. Cet échangeur de chaleur forme un récupérateur de type I.H.X.

Claims (12)

  1. REVENDICATIONS1. Circuit de fluide frigorigène pour le conditionnement thermique d'un véhicule automobile, comportant un premier échangeur de chaleur (1) 5 apte à former un bouilleur, un deuxième échangeur de chaleur (2) apte à former un condenseur, un troisième échangeur de chaleur (3) apte à former un évaporateur, un quatrième échangeur de chaleur (4) apte à former un évaporateur, un compresseur (Cp), une pompe (P), un premier détendeur (D1), un second détendeur (D2), un éjecteur tritherme (E) comportant une 10 entrée motrice (7), une entrée d'aspiration (8) et une sortie (9), et des moyens (V1, V2) aptes à faire circuler le fluide frigorigène selon l'un au moins des modes de fonctionnement suivants : - un premier mode de fonctionnement dans lequel le fluide frigorigène circule selon une première boucle traversant au moins 15 successivement le deuxième échangeur de chaleur (2), une première partie du fluide frigorigène traversant ensuite le premier détendeur (D1) puis le quatrième échangeur de chaleur (4), tandis qu'une deuxième partie du fluide frigorigène traverse ensuite le deuxième détendeur (D2) puis le troisième échangeur de chaleur (3), l'ensemble du fluide frigorigène 20 traversant ensuite le compresseur (Cp) avant de traverser à nouveau le deuxième échangeur de chaleur (2), - un deuxième mode de fonctionnement dans lequel le fluide frigorigène circule selon une deuxième boucle traversant au moins successivement le deuxième échangeur de chaleur (2), une première partie 25 du fluide frigorigène traversant ensuite la pompe (P), le premier échangeur de chaleur (1), puis entre dans l'éjecteur (E) au niveau de l'entrée motrice (7), tandis qu'une seconde partie du fluide frigorigène traverse ensuite le second détendeur (D2) puis le troisième échangeur de chaleur (3) avant d'entrer dans l'éjecteur (E) au niveau de l'entrée d'aspiration (8), l'ensemble 30 du fluide frigorigène sortant de l'éjecteur (E) par la sortie correspondante (9) avant de traverser à nouveau le deuxième échangeur de chaleur (2),- un troisième mode de fonctionnement dans lequel le fluide frigorigène circule selon une troisième boucle traversant au moins successivement le deuxième échangeur de chaleur (2), une première partie du fluide frigorigène traversant ensuite le premier détendeur (D1), le 5 quatrième échangeur de chaleur (4) puis le compresseur (Cp) avant de traverser à nouveau le deuxième échangeur de chaleur (2), une deuxième partie du fluide frigorigène traversant ensuite le deuxième détendeur (D2) puis le troisième échangeur de chaleur (3) avant d'entrer dans l'éjecteur (E) par l'entrée d'aspiration (8), une troisième partie du fluide frigorigène 10 traversant ensuite la pompe (P) puis le premier échangeur de chaleur (1) avant d'entrer dans l'éjecteur (E) par l'entrée motrice (7), lesdites deuxième et troisième parties du fluide sortant de l'éjecteur (E) par la sortie correspondante (9) avant de traverser à nouveau le deuxième échangeur de chaleur (2). 15
  2. 2. Circuit de fluide frigorigène selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte une bouteille (B) de stockage de fluide réfrigérant située en aval du deuxième échangeur de chaleur (2).
  3. 3. Circuit selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il comporte un cinquième échangeur de chaleur (5a, 5b) apte à échanger de 20 la chaleur entre la partie du fluide frigorigène issu du deuxième échangeur de chaleur (2) ou de la bouteille (B), d'une part, et la partie du fluide frigorigène destiné à traverser le compresseur (Cp).
  4. 4. Circuit selon l'une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu'il comporte un sixième échangeur de chaleur (6a, 6b) apte à 25 échanger de la chaleur entre la partie du fluide frigorigène issu de la pompe (P) et la partie du fluide frigorigène issu du compresseur (Cp).
  5. 5. Circuit selon l'une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que l'éjecteur (E) comporte, de l'amont vers l'aval, une buse (10) comprenant une zone convergente (11) suivie d'une zone divergente (12), 30 une chambre de mélange (13) et un diffuseur (14) agencés de manière à ce que le fluide frigorigène entrant par l'entrée motrice (7) traverse la zoneconvergente (11) puis la zone divergente (12) de la buse (10), provoquant l'aspiration du fluide frigorigène au niveau de l'entrée d'aspiration (8), l'ensemble du fluide frigorigène traversant la chambre de mélange (13) puis le diffuseur (14) avant d'être éjecté par la sortie (9) de l'éjecteur (E).
  6. 6. Circuit selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte : - une première portion (P1) reliant un premier embranchement (El) à l'entrée motrice (7) de l'éjecteur (E), ladite première portion (P1) comportant successivement, de l'amont vers l'aval dans le sens de circulation du fluide frigorigène, une première vanne (V1) d'arrêt , la pompe (P) et le premier échangeur de chaleur (1), - une deuxième portion (P2) reliant un deuxième embranchement (E2) au premier embranchement (El), ladite deuxième portion (P2) comportant successivement, de l'amont vers l'aval, le compresseur (Cp) et le deuxième échangeur de chaleur (2), la deuxième portion (P2) comportant un troisième embranchement (E3) situé entre le compresseur (Cp) et le deuxième échangeur de chaleur (2), - une troisième portion (P3) reliant le premier embranchement (El) au deuxième embranchement (E2), ladite troisième portion (P3) 20 comportant successivement, de l'amont vers l'aval, le premier détendeur (D1) et le quatrième échangeur de chaleur (4), - une quatrième portion (P4) reliant le premier embranchement (El) à l'entrée d'aspiration (8) de l'éjecteur (E), ladite quatrième portion (P4) comportant successivement, de l'amont vers l'aval, 25 le second détendeur (D2), le troisième échangeur de chaleur (3) et une seconde vanne (V2) comportant trois voies, une première voie de la seconde vanne (V2) étant reliée au troisième échangeur de chaleur (3), une deuxième voie de la seconde vanne (V2) étant reliée à l'entrée d'aspiration (8) de l'éjecteur (E), 30 - une cinquième portion (P5) reliant la sortie (9) de l'éjecteur (E) au troisième embranchement (E3),- une sixième portion (P6) reliant une troisième voie de la seconde vanne (V2) au deuxième embranchement (E2).
  7. 7. Circuit selon la revendication 3 et la revendication 6, caractérisé en ce que le cinquième échangeur de chaleur comporte une première partie (5a) équipant la troisième portion (P3) et située entre le premier embranchement (El) et le premier détendeur (D1), et une seconde partie (5b) équipant la deuxième portion (P2) et située entre le deuxième embranchement (E2) et le compresseur (Cp), de façon à pouvoir échanger de la chaleur entre le fluide traversant la première partie (5a) et le fluide traversant la seconde partie (5b) du cinquième échangeur.
  8. 8. Circuit selon l'une des revendications 1 à 5, caractérisé en ce qu'il comporte : - une première portion (P1) reliant un premier embranchement (El) à l'entrée motrice (7) de l'éjecteur (E), ladite première portion (P1) comportant successivement, de l'amont vers l'aval dans le sens de circulation du fluide frigorigène, une première vanne (V1) d'arrêt, la pompe (P) et le premier échangeur de chaleur (1), - une deuxième portion (P2) reliant un deuxième embranchement (E2) au premier embranchement (El), ladite deuxième portion (E2) comportant successivement, de l'amont vers l'aval, le compresseur (Cp) et le deuxième échangeur de chaleur (2), la deuxième portion (P2) comportant un troisième embranchement (E3) situé entre le compresseur (Cp) et le deuxième échangeur de chaleur (2), - une troisième portion (P3) reliant le premier embranchement (El) au deuxième embranchement (E2), ladite troisième portion (P3) comportant successivement, de l'amont vers l'aval, le premier détendeur (D1) et le quatrième échangeur de chaleur (4), la troisième portion (P3) comportant en outre un quatrième embranchement (E4) situé entre le premier embranchement (El) et le premier détendeur (D1), - une quatrième portion (P4) reliant le quatrième embranchement (E4) à l'entrée d'aspiration (8) de l'éjecteur (E), laditequatrième portion (P4) comportant successivement, de l'amont vers l'aval, le second détendeur (D2), le troisième échangeur de chaleur (3) et une seconde vanne (V2) comportant trois voies, une première voie de la seconde vanne (V2) étant reliée au troisième échangeur de chaleur (3), une deuxième voie de la seconde vanne (V2) étant reliée à l'entrée d'aspiration (8) de l'éjecteur (E), - une cinquième portion (P5) reliant la sortie (9) de l'éjecteur (E) au troisième embranchement (E3), - une sixième portion (P6) reliant une troisième voie de la 10 seconde vanne (V2) au deuxième embranchement (E2).
  9. 9. Circuit selon la revendication 3 et la revendication 8, caractérisé en ce que le cinquième échangeur de chaleur comporte une première partie (5a) équipant la troisième portion (P3) et située entre le premier embranchement (E1) et le quatrième embranchement (E4), et une 15 seconde partie (5b) équipant la deuxième portion (P2) et située entre le deuxième embranchement (E2) et le compresseur (Cp), de façon à pouvoir échanger de la chaleur entre le fluide traversant la première partie (5a) et le fluide traversant la seconde partie (5b) du cinquième échangeur.
  10. 10. Circuit selon la revendication 2 et selon l'une des 20 revendications 6 à 9, caractérisé en ce que la bouteille (B) équipe la seconde portion (P2) et est située entre le premier embranchement (El) et le deuxième échangeur de chaleur (2).
  11. 11. Circuit selon la revendication 4 et selon l'une des revendications 6 à 10, caractérisé en ce que le sixième échangeur de 25 chaleur comporte une première partie (6a) équipant la première portion (P1) et situé entre la pompe (P) et le premier échangeur de chaleur (1), et une seconde partie (6b) équipant la deuxième portion (P2) et située entre la compresseur (Cp) et le troisième embranchement (E3), de façon à pouvoir échanger de la chaleur entre le fluide traversant la première partie (6a) et le 30 fluide traversant la seconde partie (6b) du sixième échangeur.
  12. 12. Véhicule automobile comportant un circuit de refroidissement d'un moteur thermique, ledit circuit de refroidissement utilisant un fluide caloporteur, et une ligne d'échappement des gaz de combustion issus du moteur thermique, caractérisé en ce qu'il comporte un circuit selon l'une des revendications 1 à 11, le premier échangeur de chaleur (1) étant apte à échanger de la chaleur avec le fluide caloporteur du circuit de refroidissement et/ou avec les gaz de combustion de la ligne d'échappement.10
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