Thèmes:
- Préface
- Pompe à ailettes/à palettes
- Compresseur à piston (réciproque, type vilebrequin)
- Présentation du compresseur à plaque inclinable
- Compresseur à plaques basculantes à course fixe
- Compresseur à plaque inclinable à course variable (avec contrôle interne et externe)
- Lubrification du compresseur
- Accouplement magnétique
- Des sons
Préface:
Le compresseur pompe le réfrigérant gazeux du climatiseur dans tout le système. La pression et la température du réfrigérant augmentent à mesure qu'il quitte le compresseur. Il existe différents types de compresseurs pouvant être utilisés pour la climatisation. Les systèmes de climatisation automobiles modernes utilisent des compresseurs réciproques. « Réciproque » signifie que les pièces du compresseur effectuent des mouvements de va-et-vient. Le fonctionnement de ces compresseurs peut être comparé à celui d'un moteur à pistons. Les compresseurs réciproques sont également de deux types, à savoir le type à vilebrequin et le compresseur à plaques basculantes. Dans les voitures modernes, on utilise des compresseurs à plaques basculantes, eux-mêmes divisés en deux types : le compresseur à plaques basculantes à course fixe et la variante à course variable. La pompe de climatisation, tout comme l'alternateur et la pompe de direction assistée, est entraînée par la multi-courroie des moteurs thermiques (voir image ci-dessous). On retrouve des compresseurs de climatisation électriques dans les véhicules hybrides et entièrement électriques. Un moteur électrique est alimenté par le système HT et entraîne le compresseur.
Le compresseur de climatisation aspire le réfrigérant gazeux de l'évaporateur, ce qui maintient la pression dans l'évaporateur à un niveau bas et contribue à l'évaporation du réfrigérant, même à basse température. Le compresseur comprime le réfrigérant gazeux, ce qui entraîne la transition de basse à haute pression. Cette augmentation de pression et de température fait passer le réfrigérant de gazeux à liquide.
La pression fournie par le compresseur de climatisation est affectée par plusieurs facteurs, notamment :
- Le régime moteur (pour les moteurs à combustion) ;
- Le type et la quantité de réfrigérant ;
- La température du réfrigérant ;
- Le type et la conception du compresseur de climatisation, qui déterminent sa capacité ;
- Le réglage du couplage magnétique ;
- La température ambiante.
Après compression, le réfrigérant quitte le compresseur à une température d'environ 70 degrés Celsius. Cette température est ensuite abaissée dans le condenseur.
Les paragraphes suivants traitent des différentes versions de compresseurs de climatisation, qui peuvent ou non être utilisées dans l'industrie automobile.
Pompe à ailes/à palettes :
Cette pompe est rarement utilisée dans le système de climatisation d'une voiture. Cependant, il peut être appliqué dans des installations de refroidissement spécifiques pour différents produits.
Fonctionnement : Le disque (gris) tourne vers la droite, dans le sens des aiguilles d'une montre. Les pistons jaunes sont pressés contre la paroi par la force centrifuge (force centrifuge), provoquant la séparation des différentes chambres les unes des autres. Le réfrigérant s'écoule en bas à droite et suit son chemin jusqu'au petit espace bleu. La rotation augmente cet espace, ce qui entraîne une pression négative. La pompe continue de fonctionner, provoquant l'écoulement du réfrigérant dans la zone rouge. Ici, l'espace de la pièce devient de plus en plus petit, ce qui entraîne la mise sous pression (compression) du réfrigérant. À l’extrémité de la chambre rouge se trouve la soupape d’échappement par laquelle le réfrigérant est expulsé.
Compresseur à piston (réciproque, type vilebrequin) :
Cette pompe, comme la pompe à ailes/à palettes, est rarement utilisée dans le système de climatisation d'une voiture. Cependant, il peut également être appliqué dans des installations de refroidissement spécifiques pour différents produits. L'image ci-dessous montre un compresseur alternatif, où 1 représente la soupape d'admission et 2 représente la soupape d'échappement. Le mouvement du piston et du vilebrequin est comparable à celui d'un moteur Otto ou diesel ordinaire.
Fonctionnement : Le piston se déplace du PMH (Point Mort Haut) à l'ODP (Point Mort Inférieur) (de haut en bas), provoquant l'ouverture de la soupape d'admission 1. Le réfrigérant est aspiré dans le cylindre par dépression. Le piston se déplace alors de l'ODP au PMH et repousse la soupape d'admission contre son siège. Le mouvement ascendant soulève également la soupape d'échappement 2 de son siège. Le réfrigérant peut maintenant quitter le cylindre. La soupape d'échappement se referme. Puis le cycle recommence.
Introduction du compresseur à plaque inclinable :
Les compresseurs à plateau inclinable, également appelés compresseurs à plateau oscillant, sont presque toujours utilisés dans les systèmes de climatisation automobile. Ils entrent dans la catégorie « réciproque » en raison de leurs pièces mobiles qui montent et descendent.
Dans l’illustration, nous voyons un dessin au trait et une coupe d’un compresseur à plaques basculantes. Le piston effectue une course horizontale déterminée par l'angle du plateau inclinable. Dans cette image, la plaque est à son inclinaison maximale, ce qui signifie que le piston peut effectuer un mouvement horizontal maximal (indiqué par l'espace de compression rouge dans le cylindre). Dans les trois dessins (de haut en bas), nous voyons une course de pression complète d'un piston résultant de la rotation du plateau basculant.
Dans cette situation, la pompe délivre un débit maximum car la plaque basculante a effectué une course maximale. Si un rendement inférieur est souhaité parce que la pression devient trop élevée et que - en raison d'une trop grande quantité de réfrigérant - des phénomènes de gel de l'évaporateur peuvent se produire, l'accouplement magnétique d'un compresseur à "course fixe" est déconnecté, de sorte que le compresseur ne fonctionne plus. conduit. Avec un compresseur à « course variable », le plateau est moins « incliné ». L'angle d'inclinaison du plateau est plus petit, ce qui réduit également la course du piston. Les compresseurs à course fixe et variable sont décrits plus loin sur la page.
Au-dessus de chaque piston se trouvent 2 soupapes fixées à un ressort à coupelle : la soupape d'aspiration et la soupape de refoulement. Lorsque le piston passe du PMH à l'ODP, il force le réfrigérant à sortir au-delà de la soupape de décharge et dans la conduite haute pression en direction du condenseur.
Les compresseurs à plaques basculantes peuvent avoir entre 4 et 8 pistons/plongeurs et avoir deux versions : à savoir le compresseur à course fixe, et celui à course variable. Ceux-ci sont décrits ci-dessous.
Compresseur à plaque inclinable à course fixe :
Ce compresseur est entraîné par la multi-courroie du moteur et fonctionne de manière synchrone avec le régime moteur (entre 600 et 6000 tours par minute). Le couplage magnétique commande la mise en marche et l'arrêt du compresseur, ce qui sera expliqué plus en détail ultérieurement.
Lorsque le compresseur est allumé, la plaque inclinable rotative déplace les pistons de haut en bas. Les vannes d'aspiration et de refoulement sur chaque cylindre permettent aux pistons d'aspirer le gaz et de le déplacer sous pression vers la partie haute pression du système.
Un compresseur à course fixe déplace un volume fixe par tour. Le rendement dépend donc du régime du compresseur, ou du régime moteur. Pour réguler la puissance, le compresseur est allumé et éteint en permanence : s'allume lorsque la pression chute et s'éteint lorsque la pression est trop élevée. Surtout avec les petits moteurs, la mise en marche peut être ressentie comme un « choc » en raison de la puissance requise. La mise en marche brutale provoque une contrainte mécanique accrue et perturbe le contrôle, entraînant des variations de température de l'air refroidi pour les occupants.
Si le régime moteur est trop élevé et que la pression de refoulement augmente, une plus grande quantité de réfrigérant circule à travers l'évaporateur. Cela ralentit le refroidissement et peut geler l'évaporateur. Dans de tels cas, l'accouplement magnétique s'éteint grâce au thermostat ou au pressostat.
Compresseur à plaque inclinable à course variable :
Avec ce type de compresseur, l'angle du plateau inclinable est réglable grâce à un dispositif de réglage. En plaçant le plateau basculant le plus droit possible, la course des pistons est limitée et le rendement est minime. D'autre part, en plaçant le plateau basculant le plus obliquement possible, les pistons effectuent une course beaucoup plus importante et le rendement augmente considérablement. Nous voyons les versions suivantes du compresseur à plaque basculante à course variable :
- avec contrôle interne et accouplement magnétique ;
- commande externe avec et sans accouplement magnétique.
Contrôle interne et couplage magnétique :
La figure montre comment la position de la plaque inclinable peut affecter la course du piston. Un régime moteur plus élevé entraîne une puissance du compresseur plus élevée. Cela provoque une augmentation de la pression dans tout le système, ce qui déclenche le dispositif de réglage pour augmenter la pression dans la chambre de la plaque inclinable.
La pression accrue force la plaque inclinable à se redresser, ce qui réduit la capacité. Si le débit chute, le dispositif de réglage se ferme et la pression dans la chambre de la plaque inclinable diminue. Cela amène le plateau à être à nouveau plus incliné, permettant aux pistons d'effectuer une course plus importante. Plus l'angle est grand, plus la course est grande et plus le rendement est important.
Un système de contrôle interne (mécanique) permettant de régler la position de la plaque inclinable sur un compresseur de climatisation à course variable utilise généralement la pression d'aspiration pour contrôler automatiquement le réglage. Ce système utilise un mécanisme à pression contrôlée qui répond aux changements de pression d'aspiration du compresseur.
Le mécanisme de commande se compose généralement d'une ou plusieurs chambres à membrane ou à soufflet qui sont reliées au côté aspiration du compresseur et à l'arbre d'entraînement de la plaque basculante. Si la pression d'aspiration change, cela provoque un mouvement de la membrane ou du soufflet. Ce mouvement est ensuite transféré au mécanisme qui ajuste l'angle de la plaque inclinable.
- À des pressions d'aspiration plus élevées, par exemple lorsque la demande de refroidissement augmente, le mécanisme contrôlé par pression ajustera l'angle de la plaque d'inclinaison. Cela conduit à une plus grande longueur de course des pistons et donc à une compression plus élevée du réfrigérant. Cela se traduit par une pression de refoulement plus élevée et une plus grande capacité de refroidissement.
- À des pressions d'aspiration plus faibles, le mécanisme réduira l'angle de la plaque d'inclinaison, ce qui entraînera une course plus courte des pistons et une compression plus faible du réfrigérant. Cela réduit la pression de refoulement et adapte la puissance frigorifique aux besoins réduits en refroidissement.
Dans un compresseur de climatisation à débit variable, une vanne contrôle la connexion au carter (dans la chambre du disque basculant) et aux côtés haute et basse pression du compresseur. La pression côté basse pression est influencée par la pression d'aspiration mesurée. Ce qui suit explique le fonctionnement de la vanne de régulation lorsque le débit augmente et diminue.
Augmenter le rendement :
Lorsque la puissance frigorifique diminue, la température côté aspiration augmente et la pression d'aspiration augmente. Cette pression d'aspiration provoque la compression du soufflet élastique, le rendant plus petit. Lorsque le soufflet est comprimé, le robinet à bille A se ferme et le robinet B s'ouvre. Cela crée une connexion avec le carter. Cela permet à la pression dans la chambre du disque basculant de s'échapper vers le côté basse pression (côté aspiration), ce qui entraîne une inclinaison plus importante du disque basculant. Cela se traduit par une plus grande puissance du compresseur et une augmentation de la capacité de refroidissement.
Réduire le rendement :
À mesure que la capacité de refroidissement augmente, la pression d'aspiration diminue. La pression d'aspiration diminue et le soufflet augmente de volume, provoquant la fermeture de l'orifice B et l'ouverture du robinet à bille A. Cela provoque l'entrée de gaz à haute pression et son passage via le robinet à bille A et l'ouverture vers le boîtier du disque basculant. Cela garantit que le disque inclinable arrive en position verticale. En conséquence, le débit de la pompe diminue et la capacité de refroidissement diminue.
La vanne de régulation ajuste la pression dans la chambre du disque basculant. La différence de pression qui en résulte par rapport à la pression dans les espaces de compression entraîne un basculement du disque basculant, ce qui affecte le débit de la pompe. La taille de la course est contrôlée par la pression dans la section basse pression du système de climatisation. Les compresseurs à course (sortie) variable n'ont généralement pas de thermostat sur l'évaporateur. La pression d'entrée de ces compresseurs est maintenue à 2 bars.
Commande externe, sans couplage magnétique :
Dans un compresseur à commande externe, une vanne électromagnétique est utilisée pour réguler la pression dans le boîtier du compresseur. L'électrovanne est contrôlée par un calculateur (le calculateur moteur ou calculateur de climatisation) au moyen d'un signal PWM. Cependant, la pression d'aspiration continue de jouer un rôle dans le processus de contrôle. Le calculateur de climatisation reçoit des signaux tels que le mode de climatisation souhaité (déshumidification, refroidissement), la température souhaitée et réelle et la température extérieure.
Sur cette base, l'ordinateur calcule le réglage optimal de la vanne de régulation et donc la puissance du compresseur. Si nécessaire, la pression d'aspiration peut également varier. En pratique, la pression d'aspiration varie entre 1,0 et 3,5 bars. Une faible pression d'aspiration améliore la capacité de refroidissement à faible vitesse du compresseur. Une pression d'aspiration supérieure à la moyenne à faible charge thermique permet un travail plus efficace et donc une consommation de carburant inférieure. Le lourd accouplement magnétique peut désormais être supprimé, ce qui permet d'économiser environ 1 kg. Habituellement, l'embrayage est équipé d'un amortisseur de vibrations et d'un mécanisme de glissement.
Un débit de commande plus important vers la soupape de commande ferme le passage de la chambre haute pression au carter. L'ouverture variable fournit un espace pour évacuer le gaz de fuite augmentant la pression via la chambre de pression d'aspiration. Cela égalise la pression du carter (Pc) et la pression d'aspiration Ps, mettant le plateau cyclique dans la position pour un rendement maximal.
La réduction du rendement se fait en augmentant la pression dans le carter. La soupape de commande s'ouvre, créant la connexion entre le carter moteur et la chambre haute pression. La vanne de régulation est dotée d'un soufflet qui est influencé par la pression d'aspiration, ce qui modifie le point de consigne. Le courant de commande vers la vanne de régulation fonctionne avec le réglage du soufflet. Une petite ouverture variable permet un débit limité de réfrigérant vers la chambre de pression d'aspiration.
Lubrification du compresseur :
Les pièces mobiles génèrent toujours de la chaleur, c'est pourquoi elles doivent être lubrifiées. En plus des propriétés lubrifiantes, l’huile assure également l’étanchéité et l’isolation phonique. Initialement, le compresseur est rempli d'huile et la lubrification est réalisée par brouillard de lubrification. Ce brouillard d'huile atteint également les pistons et est ensuite transporté dans tout le système avec le réfrigérant. Lors de la condensation, un mélange de réfrigérant et un brouillard d'huile liquide se forme. Ce brouillard d'huile est à nouveau aspiré par le compresseur.
L'huile synthétique PAG (Polyalkylène glycol) est spécialement conçue pour le réfrigérant R134a et ne doit jamais être remplacée par un autre type d'huile. Il faut cependant tenir compte des différentes viscosités prescrites par les fabricants. Consultez les spécifications pour cela.
Les huiles PAG courantes sont :
- PAG 46 (viscosité la plus basse)
- PAC 100
- PAG 150 (viscosité la plus élevée)
- Huile PAG additionnée de YF à utiliser avec le réfrigérant R1234YF, en raison de sa sensibilité à l'humidité dans le système.
Outre les huiles PAG, il existe également des huiles minérales, PAO et POE.
- De l'huile minérale était utilisée dans les anciens systèmes R12.
- L'huile PAO (PolyAlphaOlefin) est entièrement synthétique et non hygroscopique. Cela contraste avec l’huile PAG, qui est hautement hygroscopique.
- L'huile POE (Polyester) est utilisée dans les compresseurs de climatisation électrique des véhicules HT. Si une mauvaise huile (PAG) est utilisée, la couche de laque isolée du fil de cuivre du moteur électrique sera endommagée.
Lors de l'installation d'un nouveau compresseur, il y a déjà de l'huile (environ 200 à 300 ml) dans le compresseur. Le fabricant précise cette quantité d'huile dans la documentation.
Sans vider le système, il n'est pas possible de déterminer la quantité de réfrigérant et d'huile présentes dans le système. En cas de réparation, par exemple après le remplacement d'un condenseur, une petite quantité d'huile sera perdue. Le fabricant indique généralement la répartition dans le système. En général on peut garder cette distribution :
• compresseur environ 50%
• condenseur environ 10%
• conduite d'aspiration flexible environ 10 %
• évaporateur environ 20%
• filtre/sécheur environ 10 %
Lorsque le système est allumé pour la première fois, l'huile est distribuée dans tout le système. Si le système est ensuite vidangé puis rempli à nouveau, par exemple lors du remplacement d'une autre pièce ou lors d'une maintenance, l'huile peut être ajoutée au réfrigérant via la station de remplissage. Il est essentiel de s'assurer qu'une trop grande quantité d'huile ne pénètre pas dans le compresseur. La conséquence d'une trop grande quantité d'huile dans le système peut être que le compresseur subit un coup de bélier. Dans les systèmes de climatisation à tube capillaire, un accumulateur est monté juste avant le compresseur, qui ajuste en permanence la quantité d'huile à la quantité de réfrigérant (voir la page sur l'accumulateur).
Couplage magnétique :
La poulie de la pompe de climatisation est entraînée en permanence par la multi-courroie. Sur les compresseurs à plateau inclinable à course fixe et certains à course variable, l'embrayage magnétique contrôle l'allumage et l'arrêt du compresseur de climatisation. Lorsque le compresseur est allumé, un électro-aimant (1) dans l'accouplement est activé. L'aimant attire ainsi le disque d'embrayage monté sur ressort (4), créant ainsi une connexion solide entre la poulie et la pompe. Lorsque la climatisation est éteinte, l'électro-aimant n'est plus activé et sa fonction magnétique s'arrête. Le ressort du disque d’embrayage le détache de la pompe. La poulie continue maintenant de tourner avec la multi-courroie, tandis que la pompe (intérieurement) reste immobile.
L'activation de la climatisation est plus bénéfique lorsque le régime moteur est bas, par exemple lorsque l'embrayage est enfoncé ou lorsque le moteur tourne au ralenti. Cela minimise l'usure de l'accouplement magnétique. Par exemple, si la climatisation est allumée à 4500 XNUMX tr/min, l'électro-aimant activera l'embrayage et il y aura une grande différence de vitesse entre la pompe stationnaire et la poulie en rotation. Cela peut provoquer un glissement, entraînant une usure accrue.
Des sons:
Quelques sons caractéristiques peuvent se produire :
Son d'applaudissements à la mise sous tension : Un fort claquement lors de la mise en marche du compresseur peut indiquer un éventuel réglage du couplage magnétique. Selon le type de compresseur, ce réglage permet de réduire l'entrefer et de minimiser le bruit.
Bruit de bourdonnement provenant de la pompe de climatisation : Un bourdonnement indique un défaut dans la pompe ou éventuellement un manque de réfrigérant et d'huile dans le système. Consultez un spécialiste de la climatisation pour vérifier, vider et remplir le système avec la quantité correcte de réfrigérant et d'huile.
Bruit de claquement provenant de la pompe de climatisation : Un bruit de claquement peut également indiquer un défaut de la pompe. Vérifiez que l'accouplement magnétique est solidement fixé à la pompe pour éviter le desserrage du boulon central.
Bruit de bourdonnement lié au régime moteur : Un bourdonnement audible dans l'habitacle et variable avec le régime moteur indique une résonance ou une vibration. Cela peut être dû à un manque de réfrigérant ou à des tuyaux de climatisation qui résonnent. Si le niveau de réfrigérant est correct, un tuyau provoquant des vibrations peut être identifié en maintenant enfoncé pendant l'accélération. Des amortisseurs de vibrations spéciaux, tels que ceux disponibles pour des problèmes spécifiques tels que MINI, peuvent corriger ces types de vibrations.
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