Brevet FR3040018A1 — publié le 20170217

PROCÉDÉ ET SYSTÈME DE DÉPOLLUTION D'AIR D'UN HABITACLE DE VÉHICULE, AINSI QUE VÉHICULE ÉQUIPÉ D'UN TEL SYSTÈME DESCRIPTION DOMAINE TECHNIQUE [0001] L'invention se rapporte à un procédé et à un système de dépollution de l'air d'un habitacle de véhicule. Un tel habitacle constitue une enceinte fermée ou quasi-fermée, ce qui permet de conserver dans cet habitacle l'air dépollué lorsque cet air est en recyclage total. Le domaine d'application de l'invention est celui du traitement de purification de l'air d'un habitacle par extraction de ses particules en suspension à travers un filtre de dépollution. Le seuil d'assainissement d'un habitacle actuellement préconisé est de 50 µg/m3 de particules de pollution dans l'air de cet habitacle. [0002] Les particules en suspension sont des particules solides ou gazeuses pouvant être classées selon leur taille moyenne. En général, on distingue les poussières jusqu'à environ 2,5 pm de diamètre moyen (particules solides de grande taille émanant par exemple de moteurs ou de pots d'échappement de véhicules), les particules fines de diamètre moyen inférieur ou égal à 2,5 ilm (dénommées selon la réglementation « PM 2,5 »), ainsi que les gaz (notamment gaz carbonique, monoxyde de carbone, oxyde de soufre) et les particules de composés organiques volatils (dites COV). Dans ce dernier cas, le filtre est constitué de support présentant un haut pouvoir adsorbant, en particulier les charbons actifs. [0003] Le filtre de dépollution est en général agencé dans l'auvent du véhicule, comme décrit dans le document de brevet FR 2 943 979, ou intégré dans le climatiseur qui équipe, de nos jours, la plupart des véhicules. Une telle solution est par exemple exposée dans le document de brevet US 20060070388. [0004] Par ailleurs, l'air de l'habitacle provient de l'extérieur du véhicule ou 35 est recyclé dans l'habitacle-même par pivotement d'un volet d'obturation d'une 3040018 2 ouverture située dans la planche de bord du véhicule. Un recyclage total de l'air est alors activé lorsque le véhicule traverse une zone polluée (par exemple un tunnel ou une zone de trafic intense), en particulier lorsque la température est élevée, par exemple supérieure à 30°C afin d'optimiser la performance de la réfrigération. 5 ÉTAT DE LA TECHNIQUE [0005] Lorsque l'habitacle est pollué ou lorsqu'un risque de pollution est détecté par un capteur à particules PM 2,5 (capable de détecter particules de tailles égales ou inférieures à 2,511m), un recyclage total de l'air est déclenché par obturation de l'ouverture d'entrée d'air. Le diagramme de la figure 1 montre la 10 courbe Cl de décroissance de la pollution particulaire « P » dans un habitacle en fonction du temps de roulage « t », lorsque le filtre se trouve dans le climatiseur. Initialement, à l'instant tO de démarrage du recyclage total, la pollution « P » est par exemple au niveau de concentration en particules égale à 200 pg/m3. La pollution décroit ensuite et l'assainissement de l'habitacle débute au temps « tl » lorsque la 15 pollution « P » passe sous le seuil S1 des 50 pg/m3 de particules. [0006] Cependant cette solution n'est opérationnelle que si le filtre de dépollution de l'air extérieur est intégré au climatiseur, c'est-à-dire du côté de l'habitacle. Or une telle intégration mobilise un volume important, ce qui impose d'adapter la planche de bord en conséquence. 20 [0007] Dans ces conditions, le filtre de dépollution du climatiseur peut être déporté et agencé dans l'auvent du véhicule, en dehors de l'habitacle. Un assainissement complet, conforme à la courbe Cl (figure 1), n'est alors possible que par l'utilisation d'une centrale d'épuration et uniquement dans les conditions de recyclage total de l'air. Or, il n'est pas recommandé de rouler uniquement en 25 recyclage total, c'est-à-dire sans jamais admettre d'air extérieur dans l'habitacle. [0008] Des centrales de purification d'air d'habitacle sont par exemple décrites dans les documents de brevet US 5 059 224 et US 20090312905. [0009] Le document US 5 059 224 se rapporte à un épurateur d'air ambiant pour véhicule en forme de coffret comportant des ouvertures d'entrée et de sortie 30 d'air sur des côtés opposés, ainsi qu'un dispositif de décharge électrique entre deux électrodes, un filtre et un ventilateur monté sur un moteur. Cet assemblage agencé 3040018 3 dans cet ordre permet de gagner de la place et de réaliser un épurateur de profil effilé permettant de ne pas masquer le champ de vision à l'intérieur de l'habitacle. [0010] Dans le document US 20090312905, une unité d'épuration d'air d'habitacle de véhicule comporte un premier et un second détecteur de polluants 5 gazeux agencés respectivement sur un côté amont et un côté aval de l'unité d'épuration. En fonction des signaux reçus par les détecteurs, un système de commande commute le fonctionnement de l'unité d'épuration d'un mode d'entrée d'air extérieur à un mode de recirculation lorsque le signal du premier détecteur dépasse une valeur seuil, le second signal permettant d'effectuer des réglages 10 précis de l'unité d'épuration via le système de commande. [0011] Cependant, ces dispositifs d'épuration d'air connus ne permettent pas d'optimiser le traitement de l'air d'un habitacle en mode recyclage total du fait de l'humidité régnant dans cet habitacle. En effet, l'humidité de l'air de l'habitacle génère alors un risque d'embuage des parties vitrées de l'habitacle, en particulier 15 du pare-brise. EXPOSÉ DE L'INVENTION [0012] L'invention vise à s'affranchir de ces inconvénients en prévoyant, dans le cas où la filtration est effectuée dans l'auvent du véhicule, un recyclage total 20 ou partiel de l'air en combinaison avec une dépollution supplémentaire de cet air dans une mesure telle qu'aucun risque d'embuage des parties vitrées de l'habitacle n'est détecté. [0013] Plus précisément, la présente invention a pour objet un procédé de dépollution de l'air d'un habitacle de véhicule, combinant, dans une suite 25 conditionnelle d'étapes, détecteur de risque d'embuage une purification d'air mis en circulation dans cet habitacle, des détections de pollution de l'habitacle, de température extérieure à l'habitacle et de risque d'embuage de parties vitrées de l'habitacle, et une arrivée dans l'habitacle d'air filtré venant de l'extérieur de l'habitacle et pouvant être obturée pour réaliser un recyclage partiel jusqu'à total de 30 l'air de l'habitacle. La suite conditionnelle d'étapes comporte une étape initiale de détection de risque de pollution et de température extérieure à l'habitacle par rapport à un seuil de température, suivie d'une étape de déclenchement de 3040018 4 purification d'air en circulation dans l'habitacle lorsqu'un risque de pollution est détecté, le recyclage de l'air étant total lorsque la température extérieure à l'habitacle est supérieure au seuil de température et étant partiel, avec une modulation d'arrivée d'air extérieur à l'habitacle variant entre 0 et 100% en fonction 5 du risque d'embuage détecté, lorsque la température extérieure à l'habitacle est inférieure ou égale au seuil de température. [0014] Le seuil de température correspond à un niveau de température extérieure acceptable pour accueillir de l'air venant de l'extérieur en principe sans risque de pollution. Ce niveau de température serait par ailleurs apte à déclencher 10 un compresseur de réfrigération lorsque le véhicule est équipé d'un climatiseur intégrant un système de réfrigération, soit environ 0 à quelques degrés Celsius. [0015] Selon un mode préféré, une réfrigération de l'air soufflé dans l'habitacle est déclenchée par une climatisation dépourvue de filtration avec le recyclage total de cet air lorsqu'un risque de pollution de l'habitacle est détecté et 15 que la température extérieure à l'habitacle est supérieure au seuil de température, le risque d'embuage n'étant pas pris en compte. La climatisation fournit alors un air sec qui est transmis au moins sur les parties vitrées de l'habitacle, ce qui permet d'anticiper tout risque d'embuage de ces parties, alors que ce risque augmente en fait sensiblement en recyclage total. 20 [0016] Selon d'autres aspects avantageux, le procédé peut fonctionner en mode automatique et retourne alors à son étape initiale à l'issue des étapes de recyclage total ou partiel pour interroger de nouveau le risque de pollution. [0017] L'invention se rapporte également à un système de dépollution d'un air d'habitacle de véhicule apte à mettre en oeuvre le procédé ci-dessus. Ce 25 système comporte, à l'intérieur de l'habitacle, une centrale de dépollution et de circulation d'air ainsi qu'un capteur à particules fines et un détecteur de risque d'embuage de parties vitrées de l'habitacle et, à l'extérieur de l'habitacle, un capteur de température, un filtre à particules agencé dans un auvent du véhicule pour agir sur l'air venant d'une ouverture d'arrivée d'air extérieur munie d'un volet. Ce volet 30 est équipé de moyens d'obturation modulable entre absence d'obturation et obturation complète de cette ouverture afin de réaliser un recyclage variable de l'air de l'habitacle allant jusqu'à un recyclage total de cet air. 3040018 5 [0018] Selon des particularités préférées : - le système de dépollution comporte également un climatiseur dépourvu de filtre à particules et intégrant un compresseur de réfrigération pour souffler de l'air réfrigéré dans l'habitacle; 5 - le système de dépollution est connecté à une unité de traitement de données de sorte à pouvoir fonctionner de manière automatique; - la centrale de dépollution est équipée d'un pulseur d'air et d'un filtre de dépollution combiné pour la rétention de poussières, de particules fines PM 2,5 et de molécules de gaz et de COV; 10 - le capteur à particules fines est un capteur à particules fines PM 2,5 qui peut être agencé dans une position choisie entre l'intérieur de la centrale de dépollution, sur cette centrale et dans l'habitacle, hors de la centrale; - un calculateur de l'unité de traitement des données, apte à déterminer la concentration massique des particules fines PM 2,5 dans l'habitacle à partir de 15 données préenregistrées et des données fournies à l'unité de traitement, sert de capteur à particules fines; - le détecteur de risque d'embuage peut être réalisé à partir d'un hygromètre agencé dans l'habitacle pour fournir un taux d'humidité en liaison avec un comparateur de taux d'humidité correspondant à des risques d'embuage 20 prédéterminés; alternativement, - un calculateur de l'unité de traitement des données, qui peut être le calculateur ci-dessus, apte à déterminer un risque d'embuage à partir de données de température extérieure et intérieure à l'habitacle équipé d'un capteur de température interne, peut servir de détecteur de risque d'embuage; 25 - la centrale de dépollution peut être intégrée à l'habitacle par un montage choisi entre un montage de série, un montage en option ou un montage additionnel ultérieur. [0019] L'invention concerne également un véhicule comportant un habitacle et équipé d'un système de dépollution de l'air de cet habitacle tel que défini ci-30 dessus. 3040018 6 PRÉSENTATION DES FIGURES [0020] D'autres données, caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront à la lecture de la description non limitée qui suit, en référence aux figures annexées qui représentent, respectivement : 5 - la figure 1, un diagramme de variation de la pollution particulaire en fonction du temps lorsqu'un climatiseur de véhicule est équipé d'un filtre à particules (déjà commentée); - la figure 2, un schéma en perspective d'un véhicule (vu en transparence) équipé d'un exemple de système de dépollution d'air selon l'invention comportant 10 une centrale de dépollution et un filtre à particules dans l'auvent du véhicule; et - la figure 3, un logigramme illustrant un exemple de procédé de dépollution selon l'invention et selon lequel le système de dépollution d'air de la figure 2 peut fonctionner. DESCRIPTION DÉTAILLÉE 15 [0021] Le schéma de la figure 2, qui illustre un exemple de système de dépollution d'air selon l'invention, montre, en transparence, un véhicule 1 équipé d'un volet d'obturation d'arrivée d'air 2 dans l'habitacle 11, l'air provenant d'une ouverture 3 pratiquée dans l'auvent 10 via un canal C2. Le volet d'obturation d'air 2 est équipé de bras d'articulation (non représentés) permettant de moduler 20 l'obturation de l'ouverture 3 entre 0 et 100%, 0% correspondant à une absence d'obturation et 100% à une obturation complète imposant un recyclage total de l'air de l'habitacle. L'air traverse ensuite un filtre à particules 4 formé d'un tamis à charbon actif agencé dans l'auvent 10 du véhicule 1. [0022] Cet exemple de système de dépollution d'air comporte également un 25 climatiseur 5 dépourvu de filtre et une centrale de dépollution 6 montée sous la boîte vitesse 13. Le climatiseur possède classiquement des canalisations afin d'orienter l'air en particulier vers le pare-brise 12 du véhicule 1, ainsi qu'un compresseur pour réaliser la compression d'un réfrigérant et injecter de l'air ainsi réfrigéré dans l'habitacle 11. 30 [0023] La centrale de dépollution 6 comporte classiquement un pulseur d'air (non représenté), ici un ventilateur réalisant une circulation d'air (flèche F1) 3040018 7 dans l'habitacle 11 et un filtre combiné multicouches (non représenté) permettant la purification de l'air par rétention de poussières de taille supérieures à 2,5 um, ainsi que par l'adsorption de particules fines PM 2,5, de gaz et de COV. Le filtre combiné est composé de grilles et de tamis à charbon actif et/ou de plaques de mousse 5 filtrante (de polyuréthane, de polyester, etc.). [0024] De plus, un capteur 7 à particules fines PM 2,5 et un hygromètre de détection de risque d'embuage 8 sont agencés dans l'habitacle 11, alors qu'un capteur de température 9 est positionné hors de l'habitacle 11, ici dans l'auvent 10. [0025] En particulier, l'hygromètre 8 mesure un taux d'humidité qu'il 10 transmet à un comparateur de taux d'humidité (non représenté), en référence à des taux d'humidité correspondant à des risques d'embuage prédéterminés. [0026] Dans cet exemple, les capteurs à particules 7 et de température 9, l'hygromètre 8 et le volet d'obturation 2 ainsi que la centrale de dépollution 6 sont connectés par liaison « Bluetooth » à une unité numérique de traitement de 15 données 100 qui automatise le fonctionnement du système de dépollution. En particulier, l'unité 100 pilote la modulation d'obturation de l'ouverture 3 par une transmission de signaux de commande à un moteur électrique (non représenté) d'entraînement des bras d'articulation du volet 2. L'unité 100 intègre également le comparateur de taux d'humidité en liaison avec l'hygromètre 8. 20 [0027] Avantageusement, le système décrit ci-dessus peut fonctionner selon le procédé de dépollution de l'air d'un habitacle de véhicule dont un exemple de mise en oeuvre est illustré par le logigramme de la figure 3. Des références relatives à ce logigramme renvoient aux références citées dans les passages de description de la figure 2 et utilisées dans le présent exemple. 25 [0028] Le procédé comporte une suite conditionnelle d'étapes, avec une étape initiale 200 de détection de risque de pollution transmise à l'unité 100 à partir des mesures du capteur à particules 7. Les mesures de concentration de particules du capteur 7 transmises périodiquement à l'unité de traitement 100 permettent d'évaluer à chaque instant la possibilité de risque de pollution. La première 30 interrogation issue de cette détection concerne donc ce risque. [0029] Tant qu'aucun risque de pollution de l'habitacle 11 n'est établi, aucune action spécifique (« NO ACTION ») n'est déclenchée (flèche NON). Dès 3040018 8 qu'un risque minimal de pollution est établi par l'unité 100 (flèche OUI), la température extérieure fournie par le capteur 9 à l'unité 100 - dès le démarrage du procédé - est estimée par rapport à un seuil de température « S », en général égal ou légèrement supérieur à environ 0°C (pavé 300). CI seuil « S »correspond à une 5 valeur de température extérieure autorisant le déclenchement du compresseur d'un système de réfrigération lorsque le véhicule en est équipé. [0030] Si cette température extérieure est supérieure à « S » (flèche OUI), le compresseur du climatiseur 5 est activé (étape 400) dans cet exemple de mise en oeuvre afin de déclencher le système de réfrigération et souffler de l'air réfrigéré 10 dans l'habitacle. Dans ce cas, un recyclage total de l'air de l'habitacle 11 est alors déclenché par une obturation complète de l'ouverture 3, ainsi qu'une dépollution d'air par circulation de cet air (flèche F1) avec purification opérée par activation du ventilateur de la centrale de dépollution 6 commandée par l'unité 100 (étape 500), quel que soit le risque d'embuage. En effet, le climatiseur fournit alors un air sec 15 dirigé vers les parties vitrées de l'habitacle 11, en particulier vers le pare-brise 12, ce qui permet d'anticiper tout risque d'embuage. [0031] Si la température extérieure est inférieure ou égale à « S » (pavé 300, flèche NON), le compresseur du climatiseur 5 n'est pas déclenché (étape 410). Dans cette configuration, un recyclage partiel de l'air de l'habitacle 11 est alors 20 effectué (étape 700) selon une amplitude réglée en fonction du risque d'embuage évalué par l'unité 100 à partir des données fournies par l'hygromètre 8 (étape 800). Une obturation modulée de l'ouverture 3 est alors opérée par le volet 2 piloté par l'unité de traitement de données 100, la modulation d'obturation correspondant à l'amplitude du recyclage partiel déterminée par l'unité 100. La modulation varie 25 entre 0% (arrivée d'air extérieure maximale) et 100% d'obturation (recyclage total) en fonction du risque d'embuage détecté, le recyclage total étant déclenché pour un risque d'embuage maximal. [0032] La poursuite des étapes de recyclage total 500 ou partiel 700 reste conditionnée par le risque de pollution de l'habitacle 11. Le procédé revient donc 30 cycliquement à l'étape initiale 200 à l'issue des étapes 500 ou 700 pour interroger de nouveau ce risque de pollution puis se poursuit par les mêmes pavés de décision (200, 300) et étapes (400, 410, 500, 700). Ce procédé permet de 3040018 9 descendre sous le seuil d'assainissement particulaire de 50 pm/m3 jusqu'à pouvoir atteindre une concentration en particules inférieure à 25 pm/m3. [0033] L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisation décrits et représentés. Il est par exemple possible de mettre en oeuvre le procédé de 5 l'invention sans l'utilisation d'un climatiseur. Dans ce cas, le passage en recyclage total (étape 500) ou en recyclage partiel (700) est conditionné directement par la température extérieure, respectivement supérieure ou inférieure (ou égale) au seuil de température. [0034] Alternativement, le procédé peut être manuel ou semi-automatique: 10 il est alors piloté par le conducteur ou un passager du véhicule par des boutons de commande en fonction des données fournies par les composants du système de dépollution selon l'invention et rassemblées par exemple sur le tableau de bord du véhicule. [0035] En outre, les particules fines peuvent être détectées par un 15 calculateur de l'unité de traitement des données, ce calculateur étant un processeur qui détermine la concentration massique des particules dans un habitacle à partir de données préenregistrées et des données fournies à l'unité de traitement par les autres capteurs (capteur d'humidité, capteur de température et centrale de dépollution). 20 [0036] De plus, le détecteur de risque d'embuage peut être également remplacé par ce calculateur qui détermine ce risque à partir des données de température extérieure et intérieure à l'habitacle, l'habitacle étant alors équipé d'un capteur de température. [0037] Par ailleurs, les moyens d'articulation du volet d'obturation peuvent 25 être des leviers, des mini-vérins, ou le volet peut être constitué de lamelles orientables. REVENDICATIONS1. Procédé de dépollution d'air d'habitacle (11) de véhicule (1), caractérisé en ce qu'il combine, dans une suite conditionnelle d'étapes, une purification d'air mis en circulation (F1) dans cet habitacle (11), des détections de pollution de l'habitacle (7), de température extérieure à l'habitacle (9) et de risque d'embuage de parties vitrées de l'habitacle (8), et une arrivée (3) dans l'habitacle (11) d'air filtré venant de l'extérieur de l'habitacle (11) et pouvant être obturée (2) pour réaliser un recyclage partiel jusqu'à total de l'air de l'habitacle (11), la suite conditionnelle d'étapes comportant une étape initiale de détection de risque de pollution (200) et de température extérieure à l'habitacle par rapport à un seuil « 5 » (300), suivie d'une étape de déclenchement de purification d'air en circulation (F1) dans l'habitacle (1) avec le recyclage de cet air lorsqu'un risque de pollution est détecté, le recyclage de l'air étant total (500) lorsque la température extérieure à l'habitacle est supérieure à un seuil de température « S » (300) et étant partiel (700), avec une modulation d'arrivée d'air extérieur à l'habitacle variant entre 0 et 100% en fonction du risque d'embuage détecté (800), lorsque la température extérieure à l'habitacle reste inférieure ou égale au seuil « S » (300). 2. Procédé de dépollution selon la revendication 1, dans lequel une réfrigération de l'air soufflé dans l'habitacle est déclenchée par une climatisation dépourvue de filtration avec le recyclage total de cet fair de l'habitacle (400) lorsqu'un risque de pollution de l'habitacle est détecté (200) et que la température extérieure à l'habitacle est supérieure au seuil « S » (300), l'air étant transmis au moins sur les parties vitrées (12) de l'habitacle (11). 3. Procédé de dépollution selon l'une quelconque des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce qu'il fonctionne en mode automatique et retourne à son étape initiale (200) à l'issue des étapes de recyclage total (500) ou partiel (700) pour interroger de nouveau le risque de pollution. 4. Système de dépollution d'un air d'habitacle de véhicule destiné à 30 mettre en oeuvre le procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en qu'il comporte, à l'intérieur de l'habitacle (11), une centrale de dépollution et de circulation d'air (6) ainsi qu'un capteur à particules 3040018 11 fines (7) et un détecteur de risque d'embuage (8) de parties vitrées (12) de l'habitacle (11) et, à l'extérieur de l'habitacle (11), un capteur de température (9), un filtre à particules (4) agencé dans un auvent (10) du véhicule (1) pour agir sur l'air venant d'une ouverture (3) d'arrivée d'air extérieur munie d'un volet (2) équipé 5 de moyens d'obturation modulable entre absence d'obturation et obturation complète de cette ouverture (3), afin de réaliser un recyclage variable de l'air de l'habitacle (11) allant jusqu'à un recyclage total de cet air. 5. Système de dépollution selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte également un climatiseur (5) dépourvu de filtre à 10 particules et intégrant un compresseur de réfrigération pour souffler de l'air réfrigéré dans l'habitacle (11). 6. Système de dépollution selon l'une quelconque des revendications 4 ou 5, caractérisé en ce qu'il est connecté à une unité de traitement de données (100) de sorte qu'il peut fonctionner de manière 15 automatique. 7. Système de dépollution selon la revendication précédente, dans lequel l'unité de traitement des données (100) comporte un calculateur apte à déterminer la concentration massique des particules fines PM 2,5 dans l'habitacle (11) à partir de données préenregistrées et des données fournies à l'unité de 20 traitement (100) pour servir de capteur à particules fines (7). 8. Système de dépollution selon l'une quelconque des revendications 4 à 7, dans lequel le détecteur de risque d'embuage est réalisé à partir d'un hygromètre (8) agencé dans l'habitacle pour fournir un taux d'humidité en liaison avec un comparateur de taux d'humidité correspondant à des risques 25 d'embuage prédéterminés. 9. Système de dépollution selon la revendication 6 dans lequel l'unité de traitement des données (100) comporte un calculateur servant de détecteur de risque d'embuage, ce calculateur étant apte à déterminer un risque d'embuage à partir de données de température extérieure et intérieure à l'habitacle (11) équipé d'un capteur de température interne. 3040018 12 10. Véhicule (1) comportant un habitacle (11) équipé d'un système de dépollution de l'air de cet habitacle (11) selon l'une quelconque des revendications 4 à 9.