Brevet FR2717707A1 — publié le 19950929

La présente invention concerne un ensemble for- mant filtre à air destiné à filtrer par exemple l'air passant jusqu'à l'intérieur d'un moteur de véhicule ou jusqu'à l'intérieur d'un système de ventilation du com- 5 partiment passager d'un véhicule. L'utilisation de fil- tres à air pour filtrer l'air envoyé jusqu'à l'intérieur du moteur d'un véhicule devient de plus en plus impor- tante, en particulier du fait de l'utilisation de systè- mes électroniques de gestion du moteur. Avec l'augmentation du nombre et de la préci- sion des traitements d'événements de combustion dans le moteur, il devient de plus en plus important d'avoir une efficacité élevée de filtration de l'air qui est amené à passer jusqu'à l'intérieur du moteur. Afin d'obtenir de l'air fortement filtré, il est nécessaire d'utiliser des filtres qui soient capables de supprimer jusqu'à environ 99,5% des particules exis- tant dans le flux d'air entrant. Une telle filtration né- cessite que le milieu filtrant soit muni de petits passa- ges d'air qui peuvent permettre la captation de grandes et petites particules. D'autre part, il existe actuellement une ten- dance à augmenter la période existant entre les entre- tiens du véhicule. Cependant, les filtres existants ayant des rendements de filtration élevés tendent à se boucher relativement rapidement du fait de la formation d'une couche de particules sur le côté amont du milieu fil- trant. Il en résulte qu'il existe un compromis entre la pureté de l'air passant à l'intérieur du moteur et la du- rée de fonctionnement du filtre pour satisfaire les impé- ratifs d'entretien. La présente invention a pour but de fournir un ensemble de filtre à air amélioré. Selon un aspect de la présente invention, il est fourni un ensemble formant filtre à air destiné à filtrer l'air passant à travers une conduite d'admission d'air de véhicule comportant un premier élément formant filtre, et un préfiltre pour filtrer l'air avant filtra- tion par le premier élément formant filtre, dans lequel le premier élément formant filtre est plissé ou replié, dam lpwl le préfiltre est collé sur les sommets des plis du pre- mier élément formant filtre sur un premier côté du pre- mier élément formant filtre, et dans lequel un joint en élastomère est agencé autour de la périphérie de l'autre côté du premier élément formant filtre. Le préfiltre est conçu pour collecter et rete- nir les particules qui autrement boucheraient le premier élément formant filtre. De cette manière, il est possible d'assurer une filtration très efficace de l'air par l'utilisation d'un élément formant filtre très fin tout en maintenant, et dans certains cas en augmentant de ma- nière importante, la durée de fonctionnement de l'ensem- ble formant filtre. Ceci est possible du fait que le pré- filtre capture et retient une proportion importante de particules qui autrement contribueraient à boucher le premier élément formant filtre. Lors d'essais, il a été trouvé que l'ensemble formant filtre peut avoir une durée de fonctionnement allant jusqu'à environ 4 fois la durée de fonctionnement d'un filtre à air habituel. Dans cer-25 tains cas, l'ensemble formant filtre peut être utilisé sur environ 100000 kilomètres. De préférence, le préfiltre a la forme d'un tampon filtrant ayant une épaisseur située dans la plage allant approximativement de 3 à 40 millimètres. Il a été trouvé que cette construction du pré- filtre peut fournir une efficacité relativement élevée de captation des particules, en partie du fait de laprofon- deur du filtre, et peut garder sa perméabilité sur une période importante. Dans le mode préféré de réalisation, le préfil- tre a une capacité d'arrêtd'approximitativement 60 à 80%. Le préfiltre peut être formé à partir d'une fibre de po- lyester soufflée. Il a été trouvé qu'un préfiltre ayant de telles caractéristiques donne une préfiltration opti- male de l'air entrant. Le premier élément formant filtre peut être formé à partir d'un papier de cellulose, de rayonne ou d'un milieu filtrant en microfibres. L'ensemble formant filtre peut de manière com- mode être traité en tant qu'ensemble unique, ceci amélio- rant la facilité d'utilisation et réduisant les coûts globaux. Dans un mode de réalisation, le préfiltre est agencé en dessous du premier élément formant filtre. Il est considéré que si le préfiltre est agencé en dessous du premier élément formant filtre, la durée de fonction- nement de l'ensemble formant filtre peut être augmentée. Ceci peut être dû à la manière par laquelle les particu- les sont éventuellement fixées dans l'ensemble formant filtre et à l'emplacement dans l'ensemble formant filtre o les particules sont captées et retenues. La conduite d'admission d'air du véhicule peut être une partie de l'admission d'air vers un moteur de véhicule. En variante, la conduite d'admission d'air du véhicule peut être une partie d'un système de ventilation destiné à envoyer de l'air vers le compartiment passager d'un véhicule. Un mode de réalisation de la présente invention va être décrit cidessous, à titre d'exemple uniquement, en référence aux dessins annexes, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en perspective d'un mode de réalisation de filtre à air, - la figure 2 est une vue en perspective écla- tée du filtre à air de la figure 1, et - la figure 3 est une vue en coupe selon la li- gne III-III de la figure 1. En se reportant aux figures i et 2, le mode de réalisation de l'ensemble 10 formant filtre à air repré- senté est prévu pour être positionné dans le passage d'admission d'air aboutissant aux cylindres d'un moteur de véhicule. L'ensemble 10 formant filtre à air enlève les particules de l'air atmosphérique envoyé à travers le système d'admission qui autrement diminuerait la perfor- mance du moteur. L'ensemble 10 formant filtre à air a une forme de manière générale rectangulaire et est constitué de trois parties, une feuille filtrante ou repliée ou premier élément 12 formant filtre, un joint 14 constitué de maté- riau en élastomère et un préfiltre 16. La feuille fil- trante 12 est formée à partir d'un milieu filtrant tissé adapté quelconque ou d'un milieu filtrant non tissé d'un type bien connu de la technique, par exemple du papier à base de cellulose, un matériau à base de rayonne, un ma- tériau à base de polyester ou une combinaison quelconque de tels matériaux. Un matériau adapté peut être le maté- riau Toyobo Elitolon Grade EFU-60p (nom commercial dépo- sé) vendu par Mitsubishi Corporation (UK) Ltd of Bow Bells House, Bread Street, Cheapside, London (GB). Un agencement préféré est du papier à fibres de cellulose ayant un revêtement de résine phénolique. Le matériau filtrant est plié en plis 20 prati- quement parallèles (voir figure 3) qui s'étendent le long d'un axe transversal de l'élément formant filtre de telle sorte que deux parois 22 formant bords opposés de l'élé- ment formant filtre soient formés par les extrémités des plis, alors que chacune des deux parois des deux extrémi- tés opposées 24 de l'élément formant filtre 12 sont for- mées par un des plis. Le préfiltre 16 est collé sur les sommets 26 des plis 20 situés sur un premier côté 28 de l'élément formant filtre 12, en étant formé d'une masse de fibres entrelacées. Dans cet exemple, le préfiltre est formé & partir d'un tampon de fibres de polyester soufflées, par exemple du Lockertex LT105 (nom commercial déposé), et a une épaisseur d'approximativement 3 à 40 millimètres et de préférence pratiquement 20 millimètres. Les proprié- tés, et en particulier l'efficacité de filtration du pré- filtre 16 sont déterminés par sa profondeur, sa perméabi- lité et le type et le diamètre de ses fibres. De préfé- rence, le préfiltre 16 est choisi pour avoir une filtra- tion relativement élevée des particules qui boucheraient l'élément formant filtre 12 tout en assurant une faible résistance à l'écoulement d'air. Dans cet exemple, le préfiltre 16 a une capacité d'arrêt mesurée selon la norme BS6540/DIN24185 située entre environ 60 et 95% et de la manière la plus préférée d'environ 93%. Le milieu filtration préféré a une classification de filtration20 correspondant à EU4, et une capacité à retenir la pous- sière d'environ 699 g/m2. Le préfiltre 16 est collé sur l'élément formant filtre 12 de manière à couvrir pratiquement la totalité du côté associé 28 de l'élément formant filtre 12. Le joint 14, qui est de préférence moulé à par- tir d'une mousse d'uréthane, s'étend autour de la péri- phérie du côté 30 de l'élément formant filtre 12 qui est éloigné par rapport au préfiltre 16, de manière à avoir la forme d'un cadre correspondant au côté 30 de l'élément formant filtre 12, et est fixé sur celui-ci de toute ma- nière adaptée. Dans l'exemple représenté, le joint 14 comporte quatre éléments de cadre 18, reliés les uns aux autres sous la forme du cadre. Chaque élément de cadre 18 est formé de deux parois pratiquement perpendiculaires 32, 34,une première paroi 32 s'étendant sur une partie du côté 30 de l'élément formant filtre 12, l'autre paroi 34 s'étendant sur un bord ou une paroi d'extrémité 22, 24 de l'élément formant filtre 12. La construction du joint 14 est telle qu'il as- sure le support de l'élément formant filtre 12 et qu'il fournit un joint destiné à assurer l'étanchéité des bords et des extrémités du filtre 10 sur le boîtier du passage d'admission d'air du véhicule. L'écoulement d'air à travers le filtre 10 s'ef- fectue dans la direction des flèches A représentées sur la figure 1. L'air est tout d'abord filtré par le préfil- tre 16 et passe ensuite vers l'élément formant filtre plissé 12 et est filtré par celui-ci avant de passer vers le moteur du véhicule. En vertu de sa profondeur de fil- tration efficace et de la structure et du type de ses filtres, le préfiltre 16 capture et retient une propor- tion importante de particules existant dans le flux d'air, qui autrement contribueraient à boucher l'élément formant filtre 12. L'élément formant filtre 12 complète alors la filtration de l'air entrant pour assurer le de- gré de pureté voulu pour l'air. Dans un exemple, un ensemble 10 formant filtre ayant la construction décrite ci-dessus comporte un élé- ment formant filtre 12 constitué de papier à base de cel- lulose ayant 106 plis et une surface efficace de filtra- tion de 16748 cm2. Un préfiltre 16 constitué de Lockertex LT105 (nom commercial déposé) ayant une épaisseur de 20 mm et une surface efficace de 600 cm2 est fixé sur l'élé- ment formant filtre 12 par collage sur les sommets 26. Au niveau d'un débit d'air d'essai de 5m3/min l'ensemble 10 formant filtre a engendré une chute de pression de 88,2 Pa (9,0 millimètres d'eau). De l'air comportant une pous- sière d'essai grossière ayant une concentration de 1000 mg/m3 est passé à travers l'ensemble formant filtrel 1jus- qu'à ce que la chute de pression à travers l'ensemble 10 formant filtre ait été augmentée de 1960 Pa (200 _ d'eau). Pendant l'essai, l'ensemble 10 formant filtre a eu une efficacité de filtration de 99,94%. En pesant l'ensemble 10 formant filtre après l'essai, il a été trouvé qu'il avait capturé 535,72 g de poussière. Ceci est égal à une charge de poussière de 0,032 g/cm2 pour l'élément formant filtre 12, c'est-à-dire plusieurs fois la charge de poussière d'un filtre ne comportant pas le préfiltre 16. Il a été trouvé lors des essais que l'ensemble formant filtre décrit ci-dessus peut fournir une effi- cacité de filtration très élevée tout en ayant une durée de fonctionnement de filtre allant jusqu'à quatre fois celle d'un filtre qui ne comporte pas le préfiltre 16. Dans un essai complet, l'ensemble 10 formant filtre a été installé sur un véhicule, le préfiltre 16 se trouvant en dessous de l'élément formant filtre 12, et l'air entrant passant vers le haut à travers l'ensemble formant filtre. Il est considéré que cet agencement peut augmenter la durée de fonctionnement du filtre. Dans des modes de réalisation en variante, le préfiltre 16 peut être utilisé dans un ensemble formant filtre de cabine conçu pour filtrer l'air passant jusqu'à l'intérieur du compartiment passager d'un véhicule. Dans25 de tels modes de réalisation, l'élément formant filtre peut être constitué de papier de cellulose, de rayonne ou d'un milieu de microfiltration. REVENDICATIONS 1. Ensemble (10) formant filtre à air destiné à filtrer l'air passant à travers une conduite d'admission d'air de véhicule, comportant un premier élément formant filtre (12), et un préfiltre (16) pour filtrer l'air avant la filtration par le premier élément formant fil- tre, caractérisé en ce que le premier élément formant filtre est plissé, le préfiltre étant collé sur les som- mets (26) des plis (20) du premier élément formant filtre sur un premier côté (28) du premier élément formant fil- tre, et en ce qu'un joint en élastomère (14) est agencé autour de la périphérie de l'autre côté (30) du premier élément formant filtre. 2. Ensemble formant filtre à air selon la re- vendication 1, caractérisé en ce que le préfiltre (16) a la forme d'un tampon filtrant ayant une épaisseur située dans la plageallant approximativement de 3 à 40 millimètres. 3. Ensemble formant filtre à air selon la re- vendication 1 ou 2, caractérisé en ce que le préfiltre (16) a une capacité d'arrêt d'approximitativement 60 à %. 4. Ensemble formant filtre à air selon l'une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce que le préfiltre (16) est formé à partir d'une fibre de polyester soufflée. 5. Ensemble formant filtre à air selon l'une quelconque des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que le premier élément formant filtre (12) est formé à partir d'un papier à base de cellulose, de rayonne, ou d'un milieu filtrant à microfibres. 6. Ensemble formant filtre à air selon l'une quelconque des revendications 1 à 5, caractérisé en ce que la conduite d'admission d'air du véhicule est une partie d'une admission d'air vers le moteur du véhicule. 7. Ensemble formant filtre à air selon l'une quelconque des revendications i à 5 caractérisé en ce que la conduite d'admission d'air du véhicule est une partie d'un système de ventilation destiné à envoyer de l'air vers le compartiment passager d'un véhicule.