Brevet FR2802620A1 — publié le 20010622

INSTALLATION DE CHAUFFAGE ET/OU CLIMATISATISATION PRESENTANT UNE DETECTION DE COLMATAGE D'UN FILTRE La présente invention concerne une installation de chauffage et/ou climatisation qui est équipée d'un filtre d'air pour lequel il est prévu un dispositif de détection de colmatage. On connaît déjà, par exemple de la Demande de Brevet japonais JP 10151942 (CALSONIC) publiée le 9 juin 1998, un dispositif de détection de colmatage de filtre, destiné à une installation de ce type. Le dispositif met en ceuvre un capteur de différence de pression qui évalue la 0o différence de pression entre l'amont et l'aval du filtre. Cette différence augmente en même temps que le filtre se colmate et un colmatage est détecté lorsque cette différence de pression atteint une valeur prédéterminée. Cette technique nécessite la mise en oeuvre d'un capteur différentiel (ou de deux capteurs), c'est-à-dire de moyens qui d'une part sont coûteux et qui d'autre part ne servent qu'à la détection du colmatage. Une autre technique connue présente des problèmes similaires. Il s'agit de la technique proposée par la Demande de Brevet japonais JP 11034653 (NIPPONDENSO) publiée le 9 février 1999, laquelle met en oeuvre un capteur à ultrasons qui mesure la variation de la fréquence de résonance du filtre en cours de colmatage par rapport à la fréquence de résonance propre du filtre à l'état neuf. Il existe en réalité deux paramètres significatifs de l'efficacité d'un filtre, à savoir le colmatage mais aussi la saturation du charbon actif contenu dans le filtre. Si en général le colmatage du filtre intervient avant la saturation du charbon, il existe par contre un nombre significatif de situations dans lesquelles la saturation du charbon intervient avant le colmatage. Un problème que posent les dispositifs connus est qu'ils ne sont susceptibles de ne détecter que le colmatage. Il n'existe en effet pas de technique opérationnelle connue apte à effectuer une détection de saturation. La présente invention propose une technique qui présente plus de souplesse que les techniques connues. Le filtre d'air est traversé par de l'air provenant de l'extérieur de l'habitacle et qui est chargé de divers polluants, provenant en particulier de l'échappement d'autres véhicules. L'idée de base de l'invention est d'utiliser un capteur de pollution pour détecter le colmatage et/ou la saturation du filtre. 2 2802620 Un tel capteur peut être dédié à cette application, mais il peut être également utilisé pour une autre fonction, à savoir, une détection de pollution qui commande, de manière connue en soi, la fermeture automatique d'un volet de recirculation d'air, en cas de pollution excessive de l'air extérieur. L'invention concerne ainsi une installation de chauffage et/ou climatisation présentant un circuit d'air équipé d'un filtre adsorbant et comportant un dispositif de détection d'au moins un paramètre caractéristique de l'état du filtre caractérisé en ce que le dispositif de détection présente un 0o capteur de pollution apte à mesurer au moins un composant significatif du colmatage et/ou de la saturation du filtre pour générer au moins un signal représentatif dudit composant mesuré ainsi qu'un module apte à cumuler les valeurs au moins dudit signal représentatif dudit composant pour produire une indication représentative du colmatage et/ou de la saturation du filtre. 1 5 L'installation peut être caractérisée en ce que le module présente une mémoire mémorisant une relation entre les teneurs d'au moins un dit composant mesuré et d'au moins un élément représentatif du colmatage et/ou de la saturation du filtre, et en ce que ledit cumul est réalisé de manière à déterminer une quantité cumulée d'au moins un dit élément, ladite quantité cumulée constituant une dite valeur représentative du colmatage et/ou de la saturation du filtre. Le module peut être agencé pour recevoir et prendre en compte au moins un paramètre supplémentaire tel que le débit d'air passant par le filtre. Au moins un composant mesuré peut être le NOx et en particulier le NO. L'élément représentatif du colmatage et/ou de la saturation du filtre peut être au moins un contaminant gazeux de type hydrocarbure aromatique monocyclique. Au moins un composant mesuré peut être le COx et en particulier le CO. L'élément représentatif du colmatage et/ou de la saturation du filtre peut être au moins un contaminant particulaire et/ou au moins un contaminant gazeux du type différent du précédent, tel que NO2 ou SO2. Le capteur de pollution peut être destiné à une entrée d'air de I''installation. 3 2802620 Il peut être disposé en amont du filtre, ou bien en aval de celui-ci. L'installation comporte avantageusement au moins un élément d'indication de colmatage et/ou de saturation (sonore, visuel, intermittent ou non, ou bien accessible en cas de maintenance). D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui va suivre, donnée à titre d'exemple non limitatif, en liaison avec les dessins dans lesquels: - la figure 1 illustre un mode de réalisation préféré d'une io installation selon l'invention; - la figure 2 représente une courbe illustrant l'évolution de la teneur en CO détectée en fonction de la teneur en toluène. La société Demanderesse a identifié qu'il existait une corrélation entre les teneurs en oxydes de carbone (COx), en oxydes de is soufre (SOx,) ou en oxydes d'azote (NO,) mesurées par un capteur de pollution, et les teneurs des éléments colmatant le filtre. Selon l'invention, on cumule dans le temps les valeurs représentatives de la teneur en au moins un de ces composants et on détecte le colmatage (et/ou la saturation) lorsque le cumul atteint une valeur limite déterminée à l'avance, ce qui indique que le filtre doit être changé.. Les véhicules à moteur thermique rejettent dans l'atmosphère des contaminants gazeux, à savoir des hydrocarbures aromatiques monocycliques HAM tels que le toluène, le benzène etc..., des contaminants solides, à savoir des hydrocarbures aromatiques polycycliques HAP tels que l'indénopyrène, le benzopyrène etc..., et des aldéhydes, tels que le formaldéhyde, I'acétaldéhyde, le benzaldéhyde. Les contaminants particulaires sont piégés par le filtre, comportant notamment du charbon actif, et tendant à le colmater. Le filtre colmaté n'est alors plus efficace et laisse passer ces particules, éventuellement dangereuses pour la santé des utilisateurs, et présentant des odeurs incommodantes. La saturation du charbon est provoquée principalement par les contaminants gazeux tels que les HAM. Un capteur de pollution, situé dans le flux d'air traité aérant l'habitacle du véhicule, est capable de détecter au moins un premier paramètre choisi parmi les paramètres suivants: la teneur d'oxydes de carbones (COx), la teneur d'oxydes de soufre (SOx) et la teneur d'oxydes 4 2802620 d'azote (NOx). Un module électronique corrèle au moins un de ces premiers paramètres à au moins un second paramètre choisi parmi les paramètres suivants: la teneur en un hydrocarbure aromatique monocyclique (toluène, benzène...) un hydrocarbure aromatique polycyclique (indénopyrène, benzopyrène, etc...) et un aldéhyde (formaldéhyde, acétaldéhyde, benzaldéhyde, tolualdéhyde...). Le module intègre ce second paramètre dans le temps. Lorsque l'intégration atteint une valeur seuil prédéterminée correspondant au colmatage du filtre, un signal informe du colmatage du filtre. Ladite corrélation s'effectue à l'aide d'au moins une courbe ou d'une formule o0 d'étalonnage préenregistrée. Du fait que le colmatage du filtre est provoqué par les contaminants particulaires et que la saturation du charbon est provoquée principalement par les contaminants gazeux, on choisit la ou les corrélations intéressantes pour détecter le colmatage et/ou la saturation du charbon et prévenir de la nécessité de changer le filtre. Le capteur de pollution peut être situé dans le flux d'air à l'entrée de l'installation de traitement, en amont du filtre ou bien encore en aval de celui-ci. Ce positionnement n'influe pas sur la détection de CO et NO, car le filtre à air ne filtre pas ces deux composants. Le module peut éventuellement prendre en compte le débit du flux d'air estimé à partir du courant dans le pulseur qui fait circuler l'air, la vitesse du pulseur, la position de commande du débit d'air au tableau de bord et/ou la vitesse du véhicule. Dans un mode simplifié, l'intégration s'effectue sans compensation en tenant compte de conditions moyennes de fonctionnement. Le filtre est parfois situé dans un circuit dérivé dit de " by-pass ", commandé par un volet et il convient alors de prendre en compte la position de ce volet. Au cas o le filtre est susceptible d'être traversé par de l'air recirculé, il est préconisé d'interrompre ou de pondérer la détection (ou le cumul) lorsque ce mode est utilisé. Le module M peut présenter un moyen pour interrompre ou pondérer la mesure et/ou le cumul en fonction de la position du volet de dérivation 7 et/ou du volet de recirculation 3. Le signal d'information du colmatage peut être notamment visuel (témoin lumineux) ou sonore. Il peut être persistant, s'activer par 2802620 intermittence, par exemple au démarrage du véhicule, ou bien être obtenu à la demande lors d'opérations de diagnostic/maintenance. Avantageusement, les contaminants gazeux HAM sont corrélés sur CO et les contaminants particulaires (particules inférieur à 10 p, s HAP) et les autres contaminants gazeux (NO2, SO2) sont corrélés au niveau de NO. Il est également possible d'effectuer une détection directe du SO2 à l'aide du capteur de pollution. Dans ce cas il n'y a plus besoin d'effectuer de corrélation. Il suffit d'intégrer temporellement les valeurs I0 obtenues en tenant compte des paramètres éventuels (débit d'air etc...) . La figure 1 illustre une installation selon l'invention, dans laquelle un détecteur de pollution 4 est disposé dans le canal 1 d'arrivée d'air extérieur, un volet 3 organisant la commutation entre des modes de fonctionnement à partir d'air extérieur provenant du canal 1 ou bien à partir is d'air recirculé provenant d'un canal 2 (ou un mélange des deux). L'installation comprend en outre un filtre 5 disposé dans un canal de dérivation 6 commandé par un volet 7 (position 5a à la figure 1), un pulseur 8, et en aval de celui-ci et de manière classique, un évaporateur 9, un élément de chauffage 10, un volet 11 permettant ou non un passage d'air à travers le radiateur 10 et des sorties d'air 12 en direction de l'habitacle de véhicule. Un module M reçoit les signaux du capteur 4 et effectue les calculs permettant de détecter le colmatage et/ou la saturation de filtre 5, dont le résultat peut être par exemple une alarme visuelle ou sonore sur un indicateur A. Le module M peut faire partie du calculateur du véhicule, lequel, dans ce cas, effectue les fonctions de calcul et de mémorisation. Il peut prélever les signaux dont il a besoin, par exemple vitesse de l'air, dans la base des signaux du calculateur central. Les spécificités du module M se réduisent alors aux interfaces d'entrée (capteur 4) et de sortie (indicateur A) et aux données spécifiques mémorisées. La figure 1 représente également deux positions alternatives possibles du filtre 5, à savoir une position 5b disposée dans le canal 1 en amont du volet 3, ou bien une position 5c entre le pulseur 8 et l'évaporateur 9. La figure 2 est un exemple de courbe de corrélation entre la teneur en CO (exprimée en pg/m3 d'air) et la teneur en toluène (exprimée en en pg/m3 d'air). Un capteur de pollution donne un signal représentant la teneur instantanée en CO. Par intégration de ce signal et en tenant compte de 6 2802620 ce diagramme ainsi qu'éventuellement des paramètres indiqués plus haut dans la description, on en déduit une masse cumulée de toluène. Lorsque cette masse atteint une valeur correspondant à un seuil donné, on considère que le filtre est colmaté. Un raisonnement similaire s'applique aux autres composants significatifs d'un colmatage et/ou d'une saturation du filtre. Il est possible de détecter plusieurs composants et par exemple de déclencher une alarme dès qu'un seuil de colmatage ou de saturation est atteint. Le cumul fait l'objet d'une réinitialisationà chaque changement de filtre. A cet effet, le module peut présenter un moyen de réinitialisation dudit cumul. Le capteur de pollution peut être avantageusement un capteur déjà présent pour induire une fermeture automatique de l'alimentation en air extérieur (et mise en route du mode "air recirculé") au cas o le niveau de pollution de l'air entrant est trop élevé. Lorsque le véhicule est pourvu d'un système de positionnement, notamment GPS, il est avantageux d'effectuer une correction du cumul, par exemple de la corrélation, ou de la mesure en fonction de la position géographique du véhicule. En effet, la concentration naturelle de COx et/ou de NOx dans l'air dans différentes régions peut être naturellement élevée, cette teneur naturelle n'étant pas relative à un élément représentatif du colmatage et/ou de la saturation du filtre. Le module M peut présenter un moyen de correction de la mesure ou du cumul en fonction de la teneur naturelle en au moins un composant mesuré. 7 2802620 REVENDICATIONS 1. Installation de chauffage et/ou climatisation présentant un circuit d'air équipé d'un filtre adsorbant et comportant un dispositif de détection d'au moins un paramètre caractéristique de l'état du filtre caractérisé en ce que le dispositif de détection présente un capteur de pollution (4) apte à mesurer au moins un composant significatif du colmatage et/ou de la saturation du filtre (5) pour générer au moins un signal représentatif dudit composant mesuré ainsi qu'un module (M) apte à cumuler les valeurs au io moins dudit signal représentatif dudit composant pour produire une valeur représentative du colmatage et/ou de la saturation du filtre (5). 2. Installation selon la revendication 1, caractérisée en ce que le module (M) présente une mémoire mémorisant une relation entre les teneurs d'au moins un dit composant mesuré et d'au moins un élément i5 représentatif du colmatage et/ou de la saturation du filtre (5), et en ce que ledit cumul est réalisé pour déterminer une quantité cumulée d'au moins un dit élément, une dite quantité cumulée constituant une dite valeur représentative. 3. Installation selon la revendication 2, caractérisé en ce que le module (M) est agencé pour recevoir et prendre en compte au moins un paramètre supplémentaire tel que le débit d'air passant par le filtre. 4. Installation selon une des revendications 1 à 3 caractérisée en ce qu'au moins un composant mesuré est le NOx et en particulier le NO. 5. Installation selon la revendication 4, caractérisée en ce que l'élément représentatif du colmatage et/ou de la saturation du filtre (5) est au moins un contaminant gazeux du type hydrocarbure aromatique monocyclique. 6. Installation selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'au moins un composant est le COx, et en particulier le CO. 7. Installation selon la revendication 6, caractérisée en ce que l'élément représentatif du colmatage et/ou de la saturation de filtre (5) est au moins un contaminant particulaire et/ou au moins un contaminant gazeux tel que NO2 ou NO. 8 2802620 8. Installation selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le capteur de pollution (4) est disposé à une entrée d'air (1) de l'installation. 9. Installation selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le capteur de pollution (4) est disposé en amont du filtre (5). 10. Installation selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le capteur de pollution (4) est disposé en aval du filtre (5). 11. Installation selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce qu'elle comporte au moins un élément (A) d'indication du colmatage et/ou de la saturation du filtre (5). 12. Installation selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le module présente un moyen de réinitialisation du is cumul. 13. Installation selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le module (M) présente un moyen de correction de la mesure ou du cumul en fonction de la teneur naturelle en au moins un composant mesuré. 14. Installation selon une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le module (M) présente un moyen pour interrompre ou pondérer la mesure et/ou le cumul en fonction de la position d'un volet (7) de dérivation du flux d'air à travers le filtre (5) et/ou d'un volet de récirculation (3).