Le compresseur de climatisation automobile est l'élément central du système frigorifique de la climatisation automobile ; il assure la compression et le transport de la vapeur de fluide frigorigène. Il existe deux types de compresseurs : à cylindrée fixe et à cylindrée variable. Selon leur principe de fonctionnement, les compresseurs de climatisation se divisent en compresseurs à cylindrée fixe et compresseurs à cylindrée variable.
Selon leur mode de fonctionnement, les compresseurs se divisent généralement en deux catégories : les compresseurs à piston et les compresseurs rotatifs. Parmi les compresseurs à piston les plus courants, on trouve les compresseurs à vilebrequin et à bielle, ainsi que les compresseurs à piston axiaux. Les compresseurs rotatifs les plus courants comprennent les compresseurs à palettes et les compresseurs à spirale.
Le compresseur de climatisation automobile est le cœur du système de réfrigération de la climatisation automobile et joue le rôle de compression et de transport de la vapeur de réfrigérant.
Classification
Les compresseurs se divisent en deux types : à cylindrée fixe et à cylindrée variable.
Les compresseurs de climatisation sont généralement classés en deux catégories selon leur mode de fonctionnement interne : les compresseurs à piston et les compresseurs rotatifs.
Principe de fonctionnement : classification, édition et diffusion
Selon leurs principes de fonctionnement respectifs, les compresseurs de climatisation peuvent être divisés en compresseurs à cylindrée fixe et en compresseurs à cylindrée variable.
compresseur à cylindrée fixe
Le débit du compresseur à cylindrée fixe augmente proportionnellement au régime moteur. Il ne peut adapter automatiquement sa puissance aux besoins de refroidissement et a un impact significatif sur la consommation de carburant. Sa régulation s'appuie généralement sur le signal de température à la sortie de l'évaporateur. Lorsque la température atteint la valeur de consigne, l'embrayage électromagnétique du compresseur se désengage et le compresseur s'arrête. À l'inverse, si la température remonte, l'embrayage électromagnétique se réengage et le compresseur redémarre. Le compresseur à cylindrée fixe est également régulé par la pression du circuit de climatisation. En cas de surpression, le compresseur s'arrête.
Compresseur de climatiseur à cylindrée variable
Le compresseur à cylindrée variable ajuste automatiquement sa puissance en fonction de la température de consigne. Le système de climatisation ne mesure pas la température de l'air à la sortie de l'évaporateur, mais contrôle le taux de compression du compresseur en fonction des variations de pression dans le circuit de climatisation afin d'ajuster automatiquement la température de l'air à la sortie. Pendant toute la durée du cycle de réfrigération, le compresseur fonctionne en continu et l'intensité du refroidissement est entièrement contrôlée par le détendeur intégré. Lorsque la pression à l'extrémité haute pression du circuit de climatisation est trop élevée, le détendeur réduit la course du piston du compresseur, ce qui diminue le taux de compression et donc l'intensité du refroidissement. Inversement, lorsque la pression à l'extrémité haute pression descend en dessous d'un certain seuil et que la pression à l'extrémité basse pression atteint un certain seuil, le détendeur augmente la course du piston pour améliorer l'intensité du refroidissement.
Classification du style de travail
Selon leur mode de fonctionnement, les compresseurs se divisent généralement en deux catégories : les compresseurs à piston et les compresseurs rotatifs. Parmi les compresseurs à piston les plus courants, on trouve les compresseurs à vilebrequin et à bielle, ainsi que les compresseurs à piston axiaux. Les compresseurs rotatifs les plus courants comprennent les compresseurs à palettes et les compresseurs à spirale.
compresseur de bielle de vilebrequin
Le fonctionnement de ce compresseur se divise en quatre phases : compression, échappement, détente et aspiration. La rotation du vilebrequin entraîne le mouvement alternatif du piston actionné par la bielle. Le volume de travail, constitué de la paroi interne du cylindre, de la culasse et de la surface supérieure du piston, se modifie périodiquement, comprimant et transportant ainsi le fluide frigorigène dans le système de réfrigération. Ce compresseur à vilebrequin et bielle est un compresseur de première génération. Largement répandu, il bénéficie d'une technologie de fabrication éprouvée, d'une structure simple, d'exigences peu élevées en matière de matériaux et de procédés de fabrication, et d'un coût relativement faible. Il présente une grande adaptabilité, peut répondre à une large plage de pressions et de puissances frigorifiques, et sa maintenance est aisée.
Cependant, le compresseur à vilebrequin et bielle présente aussi des inconvénients majeurs : il ne peut atteindre des vitesses élevées, sa taille et son poids sont importants, et il est difficile de l'alléger. L'échappement est discontinu, le débit d'air est sujet à des fluctuations et il génère d'importantes vibrations en fonctionnement.
Compte tenu des caractéristiques des compresseurs à vilebrequin-bielle, peu de compresseurs de petite cylindrée adoptent cette structure. Actuellement, ces compresseurs sont principalement utilisés dans les systèmes de climatisation de grande cylindrée pour voitures particulières et camions.
Compresseur à piston axial
Les compresseurs à pistons axiaux sont considérés comme des compresseurs de deuxième génération. Les plus courants sont les compresseurs à plateau oscillant, qui constituent la norme dans le domaine de la climatisation automobile. Un compresseur à plateau oscillant se compose principalement d'un arbre principal et d'un plateau oscillant. Les cylindres sont disposés circonférentiellement autour de l'arbre principal, et le mouvement des pistons est parallèle à celui de cet arbre. La plupart des compresseurs à plateau oscillant sont équipés de pistons à double tête. Par exemple, dans le cas des compresseurs axiaux à 6 cylindres, trois cylindres sont situés à l'avant et les trois autres à l'arrière. Ces pistons à double tête coulissent en tandem dans les cylindres opposés. Lorsqu'une extrémité d'un piston comprime la vapeur de réfrigérant dans le cylindre avant, l'autre extrémité aspire la vapeur de réfrigérant dans le cylindre arrière. Chaque cylindre est équipé de soupapes d'air haute et basse pression, et un tuyau haute pression relie les chambres haute pression avant et arrière. Le plateau oscillant est fixé à l'arbre principal du compresseur ; son bord est inséré dans la gorge centrale du piston, et la gorge du piston ainsi que le bord du plateau sont supportés par des roulements à billes en acier. Lorsque l'arbre principal tourne, le plateau oscillant tourne également, et son bord entraîne le piston dans un mouvement de va-et-vient axial. Un tour complet du plateau oscillant permet à chacun des deux pistons (avant et arrière) d'effectuer un cycle de compression, d'échappement, de détente et d'aspiration, ce qui équivaut au fonctionnement de deux cylindres. Dans le cas d'un compresseur axial à 6 cylindres, 3 cylindres et 3 pistons à double tête sont répartis uniformément sur le bloc-cylindres. Un tour complet de l'arbre principal équivaut alors au fonctionnement de 6 cylindres.
Le compresseur à plateau oscillant est relativement facile à miniaturiser et à alléger, tout en permettant un fonctionnement à haute vitesse. Il présente une structure compacte, un rendement élevé et une grande fiabilité. Grâce à la régulation de la cylindrée, il est largement utilisé dans les systèmes de climatisation automobile.
Compresseur à palettes rotatives
Il existe deux types de cylindres pour les compresseurs à palettes rotatives : circulaires et ovales. Dans un cylindre circulaire, l'axe principal du rotor est excentré par rapport au centre du cylindre, ce qui assure un contact étroit entre les orifices d'aspiration et d'échappement situés sur la surface intérieure du cylindre. Dans un cylindre elliptique, l'axe principal du rotor coïncide avec le centre de l'ellipse. Les pales du rotor divisent le cylindre en plusieurs compartiments. Lorsque l'arbre principal entraîne la rotation du rotor, le volume de ces compartiments varie continuellement, de même que le volume et la température de la vapeur de réfrigérant qu'ils contiennent. Les compresseurs à palettes rotatives ne possèdent pas de soupape d'aspiration, car ce sont les palettes qui assurent l'aspiration et la compression du réfrigérant. Avec deux pales, deux cycles d'échappement se produisent à chaque rotation de l'arbre principal. Plus le nombre de pales est élevé, plus les fluctuations du débit de refoulement du compresseur sont faibles.
Compresseur de troisième génération, le compresseur à palettes rotatives, grâce à son volume et son poids réduits, s'intègre facilement dans un compartiment moteur exigu. Ses faibles niveaux de bruit et de vibrations, ainsi que son rendement volumétrique élevé, lui valent d'être utilisé dans certains systèmes de climatisation automobile. Cependant, il exige une grande précision d'usinage et son coût de fabrication est élevé.
compresseur à spirale
Ces compresseurs peuvent être qualifiés de compresseurs de 4e génération. La structure des compresseurs à spirale se divise principalement en deux types : le type dynamique/statique et le type à double révolution. Actuellement, le type dynamique/statique est le plus répandu. Ses éléments fonctionnels sont principalement composés d'une turbine dynamique et d'une turbine statique. La structure de ces turbines est très similaire : elles sont toutes deux constituées d'une plaque d'extrémité et d'une spirale en développante de cercle qui s'étend depuis cette plaque. Ces deux éléments sont disposés de manière excentrée, avec un déphasage de 180°. La turbine statique est fixe, tandis que la turbine dynamique est mise en rotation et en translation par le vilebrequin, sous la contrainte d'un mécanisme anti-rotation spécifique. Autrement dit, il ne s'agit pas d'une rotation, mais d'une simple révolution. Les compresseurs à spirale présentent de nombreux avantages. Par exemple, ils sont compacts et légers, et l'arbre excentrique qui entraîne la turbine peut tourner à grande vitesse. L'absence de soupapes d'aspiration et de refoulement leur confère un fonctionnement fiable et facilite la mise en œuvre de technologies de variation de vitesse et de cylindrée. Les compresseurs à spirale fonctionnent simultanément avec plusieurs chambres de compression. La faible différence de pression entre les chambres adjacentes réduit les fuites de gaz, ce qui garantit un rendement volumétrique élevé. Grâce à leur structure compacte, leur rendement élevé, leurs économies d'énergie, leurs faibles vibrations, leur faible niveau sonore et leur grande fiabilité, les compresseurs à spirale sont de plus en plus utilisés dans le domaine du petit froid industriel. Ils constituent ainsi un axe majeur du développement technologique des compresseurs.
Dysfonctionnements courants
En tant que pièce rotative à grande vitesse, le compresseur de climatiseur présente un risque élevé de panne. Les défauts courants sont un bruit anormal, une fuite et un dysfonctionnement.
(1) Bruit anormal : De nombreux facteurs peuvent expliquer un bruit anormal du compresseur. Par exemple, l’embrayage électromagnétique peut être endommagé ou l’intérieur du compresseur peut être fortement usé, ce qui peut provoquer ce bruit.
① L'embrayage électromagnétique du compresseur est une source fréquente de bruits anormaux. Le compresseur fonctionne souvent par à-coups rapides sous forte charge, ce qui impose des exigences élevées à l'embrayage électromagnétique. De plus, son emplacement, généralement près du sol, l'expose fréquemment à la pluie et à la poussière. Un roulement endommagé à l'intérieur de l'embrayage électromagnétique peut alors provoquer des bruits anormaux.
2. Outre le problème inhérent à l'embrayage électromagnétique, la tension de la courroie d'entraînement du compresseur influe directement sur sa durée de vie. Une courroie trop lâche risque de faire patiner l'embrayage ; une courroie trop tendue augmente la charge sur celui-ci. Un mauvais alignement de la courroie empêche le compresseur de fonctionner correctement à faible charge et l'endommage à pleine charge.
③ L'action répétée d'actionner l'embrayage électromagnétique peut également provoquer un bruit anormal au niveau du compresseur. Par exemple, une puissance insuffisante du générateur, une pression trop élevée dans le système de climatisation ou une charge moteur trop importante peuvent entraîner des actions répétées de l'embrayage électromagnétique.
④ Un certain jeu doit exister entre l'embrayage électromagnétique et la surface de montage du compresseur. Un jeu trop important accentue les vibrations, tandis qu'un jeu trop faible provoque un frottement de l'embrayage électromagnétique contre la surface de montage du compresseur pendant son fonctionnement, ce qui est une cause fréquente de bruits anormaux.
⑤ Le compresseur nécessite une lubrification fiable pour fonctionner. En cas de manque d'huile de lubrification ou d'une utilisation incorrecte de celle-ci, des bruits anormaux importants se produiront à l'intérieur du compresseur, pouvant même entraîner son usure prématurée et sa mise au rebut.
(2) Fuite de réfrigérant : La fuite de réfrigérant est le problème le plus fréquent dans les systèmes de climatisation. La fuite se situe généralement au niveau de la jonction entre le compresseur et les conduites haute et basse pression, un endroit souvent difficile d'accès en raison de son emplacement. La pression interne d'un système de climatisation étant très élevée, une fuite de réfrigérant entraîne une perte d'huile du compresseur, ce qui peut provoquer une panne du système ou une lubrification insuffisante du compresseur. Les compresseurs de climatisation sont équipés de soupapes de décharge de pression. Ces soupapes sont généralement à usage unique. En cas de surpression, elles doivent être remplacées.
(3) Dysfonctionnement : De nombreuses raisons peuvent expliquer le dysfonctionnement du compresseur de climatisation, généralement des problèmes de circuit. Pour vérifier si le compresseur est endommagé, vous pouvez alimenter directement son embrayage électromagnétique.
précautions d'entretien de la climatisation
Consignes de sécurité à prendre en compte lors de la manipulation des fluides frigorigènes
(1) Ne manipulez pas le réfrigérant dans un espace clos ou à proximité d’une flamme nue ;
(2) Le port de lunettes de protection est obligatoire ;
(3) Évitez que le réfrigérant liquide ne pénètre dans les yeux ou n’éclabousse la peau ;
(4) Ne dirigez pas le fond du réservoir de réfrigérant vers les personnes, certains réservoirs de réfrigérant sont équipés de dispositifs de ventilation d'urgence au fond ;
(5) Ne placez pas le réservoir de réfrigérant directement dans de l’eau chaude à une température supérieure à 40 °C ;
(6) Si le réfrigérant liquide entre en contact avec les yeux ou la peau, ne le frottez pas, rincez-le immédiatement et abondamment à l'eau froide, et rendez-vous immédiatement à l'hôpital pour consulter un médecin et obtenir un traitement professionnel, et n'essayez pas de le traiter vous-même.
