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1 Le problème posé Lors de son utilisation, un véhicule est soumis à d’importantes variations de températures dues aux conditions climatiques. Par temps froid, les faibles températures extérieures et le dégagement de la chaleur humaine créent de la buée sur les vitres diminuant la visibilité du conducteur et donc peuvent induire une conduite dangereuse. Sous de fortes chaleurs, l’effet de serres créé par les surfaces vitrées de l’habitacle fait subir des températures extrêmes aux occupants. Dans un habitacle surchauffé, l’inconfort entraîne une baisse de la vigilance et rend l’utilisation du véhicule dangereuse. Qu’entendons nous par notion de confort et d’inconfort ? Le confort est une notion subjective liée à la personnalité de chacun. Des études montrent qu’il existe une zone de confort dans laquelle on éprouve une sensation de bien être. Cette « zone de confort » se caractérise par : -une température comprise entre 17°C et 25°C -un degré d’hygrométrie (humidité dans l’air) compris entre 35 % et 70 %. -une vitesse d’air comprise entre 0.1 et 0.2 m/s. -une ventilation au moins égale à 25 m3/h. Dans un véhicule le système de conditionnement va permettre d’assécher et de réchauffer l’air de l’habitacle en hiver et de le refroidir en été. Lycée Professionnel GALLIENI CENTRE D’INTERET : Le confort La climatisation

La climatisation

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Le problème posé Lors de son utilisation, un véhicule est soumis à d’importantes variations de

températures dues aux conditions climatiques. Par temps froid, les faibles températures extérieures et le dégagement

de la chaleur humaine créent de la buée sur les vitres diminuant la visibilité du conducteur et donc peuvent induire une conduite dangereuse.

Sous de fortes chaleurs, l’effet de serres créé par les surfaces vitrées de l’habitacle fait subir des températures extrêmes aux occupants. Dans un habitacle surchauffé, l’inconfort entraîne une baisse de la vigilance et rend l’utilisation du véhicule dangereuse.

Qu’entendons nous par notion de confort et d’inconfort ?

Le confort est une notion subjective liée à la personnalité de chacun. Des études montrent qu’il existe une zone de confort dans laquelle on éprouve une sensation de bien être. Cette « zone de confort » se caractérise par :

-une température comprise entre 17°C et 25°C -un degré d’hygrométrie (humidité dans l’air) compris entre 35 % et 70 %. -une vitesse d’air comprise entre 0.1 et 0.2 m/s. -une ventilation au moins égale à 25 m3/h.

Dans un véhicule le système de conditionnement va permettre d’assécher et de réchauffer l’air de l’habitacle en hiver et de le refroidir en été.

Lycée Professionnel

GALLIENI

CENTRE D’INTERET :

Le confort

La climatisation

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1/ Fonction globale

2/ Principe de fonctionnement du système de

conditionnement de l’air Dans le but d’obtenir dans l’habitacle un air à une température donnée la

solution qui a rapidement été utilisée a été de faire se mélanger deux flux d’air à des températures différentes et dans des proportions contrôlées.

L’organe de la voiture qui assure cette fonction est le bloc de chauffage.

Dans un premier temps les véhicules n’étaient

équipés que de systèmes de chauffage. La production de l’air chaud était assurée par un échangeur air/eau utilisant les calories du circuit de refroidissement. L’air froid quant à lui provenait de l’extérieur.

Il n’y avait donc aucun problème pour réchauffer l’habitacle, en revanche il était bien évidemment impossible de descendre la température au dessous de la température de l’air extérieur.

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Dans le but d’améliorer sans cesse le confort de leurs clients les constructeurs d’automobiles on décidé d’équiper les voitures de circuits de climatisation. Grâce à la climatisation on peut produire un air à une température très basse.

3/ Localisation du système de climatisation

4/ Vue décontextualisée

1 Compresseur 4 Pressostat

2 Condenseur 5 Détendeur

3 Bouteille déshydratante 6 Evaporateur

1

2 5

3

4

6

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5/ Schéma de principe

6/ Désignation normalisée du système

Détendeur

Évaporateur

Compresseur

Condenseur

Bouteille déshydratante

5

3

6

1

2

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7/ Le principe utilisé Un système de climatisation utilise les phénomènes physiques suivants:

ÉVAPORATION Un corps passe de l’état liquide à l’état gazeux par: >>> Apport de chaleur >>> Chute de pression

CONDENSATION Un corps passe de l’état gazeux à l’état liquide par: >>> Refroidissement de la vapeur >>> Augmentation de la pression

TRANSFERT DE CHALEUR Lorsqu’ils sont en contact, un corps chaud cède sa chaleur au corps froid jusqu’à égalisation des températures.

8/ Les différents éléments du système et leurs rôles

8.1 - Le compresseur:

Le compresseur est entraîné par le moteur à l’aide d’une courroie et d’un embrayage électromagnétique.

Le compresseur aspire le fluide sous forme de vapeur à la sortie de l’évaporateur, le comprime à 3 bars et le refoule vers le condenseur à une pression de 12 bars.

Le compresseur est lubrifié par une huile spécifique intégrée au fluide frigorigène.

Description Schéma Symbolisation Maintenance

Contrôle à effectuer -Présence d’huile, contrôle du niveau -Tension de la courroie. -Contrôle de la bonne commande de l’électro-aimant. -Réglage de l’entrefer (Ancien compresseurs)

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8.2 - Le condenseur:

- Le condenseur est monté à la suite du compresseur dans le circuit. Il est là pour baisser la température du fluide frigorigène et de le condenser (le faire devenir liquide). - Le fluide arrive sous forme de vapeur à haute pression et haute température (10 b et 50°C) et liquide refroidi à la sortie du condenseur (environ 30°C).

Description Schéma Symbolisation Maintenance

Condenseur : -Absence de fuites -Propreté Moto ventilateur : -Alimentation électrique

8.3 - Le déshydrateur:

Placée dans le circuit haute pression, à la suite du condenseur. Il a 3 rôles: - retenir l'humidité absorbée par le liquide, - filtrer les impuretés - amortir les "coups" du compresseur

Description Schéma Symbolisation Maintenance

Contrôler qu’il ne soit pas plein d’eau, à l’aide du voyant de niveau s’il en est équipé. Dans ce cas procéder à son remplacement.

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8.4 - Le détendeur:

Placé sur les deux canalisations d’entrée et sortie de l’évaporateur. Le fluide arrive à l’entrée du détendeur à l’état liquide haute pression, pour le transformer en gaz basse pression, basse température.

Description Schéma Symbolisation Maintenance

Contrôler les éventuelles fuites - Contrôler les pressions (Pas de réglage possible en cas de dysfonctionnement)

8.5 – L’évaporateur

Le fluide frigorigène arrive à l’état liquide passe dans le détendeur et ressort à l’état gazeux et à basse température.

L’humidité contenue dans l’air pulsé par le ventilateur va se déposer sur les ailettes et l’air ressort sec dans l’habitacle. L’eau qui ruisselle sur les ailettes de l’évaporateur est récupérée dans un bac et évacuée sous le véhicule.

Description Schéma Symbolisation Maintenance

Contrôler les éventuelles fuites. - Contrôler l’alimentation électrique du pulseur ainsi que des volets

8.6 - Le pressostat:

Il est placé sur le circuit haute pression en sortie de la bouteille déshydratante.

• Électriquement, il est placé en série avec le circuit de commande de l’embrayage du compresseur.

Seuils de déclenchement :

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Contact basse pression : Si la pression est inférieure à ~ 2 b, le compresseur est coupée. Contact haute pression : Si la pression est supérieure à ~ 27 b, le compresseur est coupée. Description Schéma Symbolisation Maintenance

Contrôler électriquement

8.7 – Le fluide:

Jusqu’en 1995, le fluide utilisé était le R 12 ( fréon ). C’était un « Chloro Fluoro Carbone » qui participait à la destruction de la couche d’ozone et au réchauffement de la planète par effet de serre.

La fabrication et l’utilisation de ce gaz sont interdites. Il est remplacé par un « Hydro Fluoro Carbone » HFC 134 A plus connu sous le l’appellation R 134 A .

Ce gaz ne contient pas d’atome de Chlore, participe douze fois moins que le R 12 au réchauffement de la planète.

Etiquette apposée dans le compartiment moteur d’un véhicule, indiquant le type de fluide frigorigène utilisé

Maintenance : Echange du fluide

NB : On remplace le fluide par un fluide identique obligatoirement

Mélange de fluide interdit

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9/ Les phases de fonctionnement

8.1. Le liquide frigorigène gazeux est mis sous haute pression par le compresseur:

sa pression et sa température s’élèvent.

8.2. Ce gaz très chaud arrive au condenseur dont les faisceaux, traversés par de l’air frais, vont refroidir et donc condenser ce gaz. Le fluide va passer de l’état gazeux à l’état liquide.

8.3. Sorti du condenseur, le liquide se dirige vers un filtre déshydrateur qui va retenir l’humidité ainsi que les éventuelles impuretés.

8.4. Le fluide liquide arrive ensuite au détendeur qui va baisser brutalement la pression et donc la température du liquide. Le liquide est maintenant très froid.

8.5. Le liquide à très basse température traverse maintenant l’évaporateur. L’air tiède ou chaud de l’extérieur traverse les ailettes de cet évaporateur et va donc être fortement refroidi avant de pénétrer dans l’habitacle. L’humidité de l’air extérieur va se condenser en eau sur les ailettes, et sera évacué hors du véhicule. L’habitacle est donc alimenté en air frais et sec. Une ventilation variable accélère son mouvement.

8.6. Réchauffé par l’air traversant l’évaporateur, le liquide repassera en phase gazeuse durant son passage. À la sortie de l’évaporateur, nous avons donc une vapeur en basse pression, état indispensable pour être ensuite re-comprimée par le compresseur.

8.7. Cette vapeur arrive au compresseur et le cycle peut recommencer.

Gazeux Haute pression ( ∼∼∼∼10b)

Haute- température( ∼∼∼∼ 50°C)

Liquide Haute pression ( ∼∼∼∼ 10b) Haute température ( ∼∼∼∼

30°C )

Liquide et gazeux Basse pression ( ∼∼∼∼ 2b)

Basse- température ( ∼∼∼∼ -10°C) Gazeux

Basse pression ( ∼∼∼∼ 2b) Basse- température ( ∼∼∼∼

1°C)

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10/ Les phases de fonctionnement (parallèle avec la courbe)

11/ Le bloc chauffage climatisation Il existe deux familles de climatisation en automobile -Manuelles

Le mouvement des volets, en vue de générer

une température d’habitacle est directement lié à la position des manettes de commande du chauffage au tableau de bord du véhicule.

-Automatiques

Le mouvement des volets est cette fois piloté par un calculateur de climatisation, en fonction d’une température de consigne et des informations en provenance des différents capteurs.

Courbes pression – enthalpy du fluide réfrigérant

HFC 134 a

DIAGRAMME DE MOLLIER

Liquide

Liquide et gazeux

Gazeux

Compression

~ 10 b ~ 50°C

Condensation

~ 10 b ~ 30°C

Détente

~ 2 b ~ -10°C

Évaporation

~ 2 b ~ 1°C

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1 Entrée d’air extérieur 10 Volet de mixage

2 Filtre à pollen 11 Aérateurs centraux

3 Ventilateur 12 Aérateurs latéraux

4 Evaporateur 13 Volet de désembuage

5 Evacuation des eaux de condensation 14 Sortie d’air vers le pare brise

6 Volet de mixage 15 Arrivée d’air intérieur

7 Radiateur de chauffage 16 Volet de recyclage d’air

8 Sortie d’air vers l’arrière 17 Pare brise

9 Sortie d’air vers les pieds

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12/ Exercice: Indiquer les voyants allumés et la position des volets 1/Entrée d’air autorisée

5/Conducteur

2/Mode recyclage

6/ Conducteur et ses pieds

3/ Dégivrage

7/ Température Maxi

4/ Pare brise et conducteur

8/ Température mini

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13/ Aspect maintenance de la climatisation 1/ Remplacement du fluide frigorigène

S’effectue à l’aide de stations comme celles ci-dessus. 2/ Détection et recherche de fuites 3/ Vidange et recharge du fluide lors d’une dépose repose d’un GMP. 4/ Changement d’une courroie et remplacement de l’embrayage.