Brevet FR3043595A1 — publié le 20170519

Système et procédé de nettoyage de filtre d'habitacle La présente invention concerne de manière générale un système de nettoyage de filtre d'habitacle d'un véhicule automobile et un procédé de nettoyage de filtre agencé pour commander le système de nettoyage de filtre d'habitacle monté sur le véhicule automobile. De manière générale, les véhicules automobiles embarquent des systèmes de ventilation capables de guider de l'air extérieur vers l'intérieur d'un habitacle de véhicule automobile pour le confort des passagers. Cependant, la qualité de l'air à l'intérieur de l'habitacle est très importante pour des questions de santé et de confort des occupants notamment en ce qui concerne la concentration en particules fines dans l'air. Pour palier à ce problème, ces systèmes comprennent généralement un filtre à particules à travers lequel l'air extérieur passe avant d'entrer dans l'habitacle. En général, pour des conditions polluantes typiques d'Europe de l'ouest où la concentration en particules fines est de 20 à 50 microgrammes par mètres cubes, ces filtres sont changés tous les 20000 kilomètres. Cependant, dans des conditions plus critiques, telles qu'on les trouve en Chine par exemple, où la concentration en particules fines est régulièrement plus de dix fois supérieure, plus de 500 microgrammes par mètres cubes, les filtres doivent être changés bien plus fréquemment, typiquement tous les 2000 km voire beaucoup moins. Le remplacement du filtre est laborieux et cher, il est donc indispensable de trouver un moyen de nettoyage automatique du filtre. Il est connu dans l'art antérieur de régénérer automatiquement un filtre à particules. Par exemple le document FR 2 938 796 décrit un système de régénération de filtre à particules d'un habitacle dans lequel un caloduc transfère la chaleur des gaz d'échappement à un radiateur qui la transmet ensuite au filtre afin de bruler les particules prises dans le filtre et ainsi le nettoyer. Un autre document, FR 2 938 795 décrit l'utilisation d'un 3043595 2 turbocompresseur actionné par les gaz d'échappement qui envoie de l'air comprimé chaud à travers le filtre à particules d'habitacle pour le nettoyer. Un problème de ces documents est que le système décrit nécessite des organes supplémentaires pour mettre en oeuvre le cycle de régénération ce 5 qui complique la fabrication du véhicule. De plus, la chaleur des gaz d'échappement est utilisée indirectement ce qui augmente les pertes thermiques. Un but de la présente invention est de répondre aux inconvénients des documents de l'art antérieur mentionnés ci-dessus et en particulier, tout 10 d'abord, de proposer un système et un procédé de nettoyage de filtre d'habitacle agencé pour efficacement et facilement nettoyer un filtre d'habitacle lorsque c'est nécessaire. Pour cela un premier aspect de l'invention concerne un système de nettoyage de filtre d'habitacle d'un véhicule automobile, agencé pour mettre 15 en oeuvre un cycle de nettoyage du filtre d'habitacle, comprenant un circuit de ventilation comprenant le filtre d'habitacle et agencé pour guider de l'air extérieur vers un habitacle du véhicule et un circuit d'échappement de gaz d'échappement agencé pour guider des gaz d'échappement d'un moteur à combustion vers l'extérieur du véhicule, caractérisé en ce que lors d'un cycle 20 de nettoyage du filtre d'habitacle, le système de nettoyage est agencé pour mettre en communication les circuits de ventilation et d'échappement de sorte à faire passer les gaz d'échappement à travers le filtre d'habitacle. Ainsi, les gaz d'échappement et leur chaleur sont directement utilisés pour nettoyer le filtre de sorte qu'il n'y a pas de perte thermique ni d'organes 25 supplémentaires compliqués à installer dans le véhicule. De manière avantageuse, le filtre d'habitacle est relié au circuit d'échappement via une première vanne en amont du filtre d'habitacle et une seconde vanne en aval du filtre d'habitacle, les première et seconde vannes étant agencées, lors du cycle de nettoyage, pour ouvrir une dérivation du circuit d'échappement, la dérivation passant par le filtre d'habitacle. De cette 3043595 3 manière, le système de nettoyage est simple à fabriquer et à installer dans le véhicule. Une réalisation particulièrement intéressante consiste en ce que les première et seconde vannes sont des vannes trois-voies, la première vanne 5 étant disposée entre l'entrée d'air, le circuit d'échappement et le filtre d'habitacle, et la seconde vanne étant située entre l'habitacle, le circuit d'échappement et le filtre d'habitacle. Ainsi, on peut facilement passer d'un cycle de nettoyage à un cycle de fonctionnement normal. Avantageusement, la dérivation est située en parallèle d'un filtre à 10 particules diesel du circuit d'échappement. De cette manière, les gaz d'échappement ne sont pas préfiltrés avant de nettoyer le filtre à particules d'habitacle de sorte qu'il n'y pas de perte thermique en amont de celui-ci. De manière avantageuse, le filtre d'habitacle est réalisé dans un matériau compris dans le groupe comprenant des métaux, des céramiques 15 et/ou des fibres minérales. Ainsi, le filtre peut résister à des températures très élevées, typiquement supérieures à 600°C. Une réalisation particulièrement intéressante consiste en ce que lors d'un cycle de nettoyage, les vannes sont agencées pour réguler une concentration en oxygène dans le flux traversant le filtre d'habitacle 20 supérieure à 3% et une température du filtre inférieure à 800°C. De cette manière, le nettoyage est optimisé. Un second aspect de l'invention est un procédé de nettoyage de filtre agencé pour commander un système de nettoyage selon le premier aspect de l'invention, comprenant une étape de mesure de distance parcourue 25 depuis le dernier cycle de nettoyage, si la distance est supérieure à un seuil de distance prédéterminé, une étape de mesure de température d'un catalyseur d'oxydation diesel, si la température est au dessus d'un seuil de température prédéterminé, une étape de commande du système de nettoyage de sorte à commuter les vannes pour mettre en communication 3043595 4 les circuits de ventilation et d'échappement de sorte à ouvrir le circuit de dérivation. Ainsi, le cycle de nettoyage est mis en oeuvre de manière fiable. De manière avantageuse, le seuil de distance est compris dans une plage de 500 à 1000 km et le seuil de température est de 600°C. De cette 5 manière, le cycle de nettoyage est commandé régulièrement de sorte à toujours disposer d'un filtre à particules d'habitacle en bon état. Une réalisation particulièrement intéressante consiste en ce que le procédé est terminé lorsqu'une température des gaz à l'entrée du filtre d'habitacle est supérieure ou égale à une température de sortie des gaz 10 d'habitacle. Ainsi, la durée du cycle d'épuration/nettoyage est optimale et n'a pas à être préétablie. Un troisième aspect de l'invention est un véhicule automobile comprenant le système de nettoyage de filtre d'habitacle selon le premier aspect de l'invention. 15 D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention apparaîtront plus clairement à la lecture de la description détaillée qui suit d'un mode de réalisation de l'invention donné à titre d'exemple nullement limitatif et illustré par les dessins annexés, dans lesquels : - la figure 1 représente un schéma structurel général d'un système 20 de nettoyage selon un mode de réalisation préféré de l'invention ; - la figure 2 représente un schéma bloc du procédé de la présente invention. La figure 1 représente un système de nettoyage de filtre d'habitacle d'un véhicule automobile selon un mode de réalisation préféré de l'invention. 25 Dans ce mode de réalisation, le système 10 comprend un circuit de ventilation 11 comprenant le filtre d'habitacle 111 et agencé pour guider de l'air extérieur (flèche de gauche) vers un habitacle du véhicule (flèche de droite), un circuit d'échappement 12 de gaz d'échappement agencé pour guider des gaz d'échappement d'un moteur à combustion 1 vers l'extérieur 30 du véhicule via un filtre à particules diesel 122 et un catalyseur d'oxydation 3043595 5 diesel 121. Les deux circuits 11, 12 sont de préférence reliés par deux conduits 21, 22 chacun comprenant une vanne trois voies 31, 32. Plus précisément, le filtre d'habitacle 111 est relié au circuit d'échappement 12 via une première vanne 31 en amont du filtre d'habitacle 111 et une seconde 5 vanne 32 en aval du filtre d'habitacle 111 et les première et seconde vannes 31, 32 sont agencées, lors du cycle de nettoyage, pour ouvrir une dérivation du circuit d'échappement qui passe par les conduits 21 et 22 et le filtre d'habitacle 111. Les première et seconde vannes 31, 32 sont des vannes trois-voies, 10 la première vanne 31 étant disposée entre l'entrée d'air, le circuit d'échappement 12 et le filtre d'habitacle 111, et la seconde vanne 32 étant située entre l'habitacle, le circuit d'échappement 12 et le filtre d'habitacle 111. Lors d'un fonctionnement normal, c'est-à-dire sans nettoyage, la première vanne 32 est telle qu'elle ouvre un passage entre l'extérieur et le 15 filtre d'habitacle et ferme un passage entre les circuits de ventilation 11 et d'échappement 12, donc ferme le conduit 21. De même, la seconde vanne 32 ouvre un passage entre le filtre d'habitacle 111 et l'habitacle du véhicule et ferme un passage entre les circuits de ventilation 11 et d'échappement 12 donc ferme le conduit 22. D'un autre côté, lors d'un cycle de nettoyage, la 20 première vanne 31 est commutée de sorte qu'elle ferme le passage entre l'extérieur et le filtre d'habitacle 111 et ouvre un passage entre les circuits de ventilation 11 et d'échappement 12 et donc ouvre le conduit 21. De même, la seconde vanne 32 ferme un passage entre le filtre d'habitacle 111 et l'habitacle du véhicule et ouvre un passage entre les circuits de ventilation 11 25 et d'échappement 12 et donc ouvre le conduit 22. Ainsi, lors d'un cycle de nettoyage du filtre d'habitacle 111, le système de nettoyage 10 est agencé pour mettre en communication les circuits de ventilation 11 et d'échappement 12 de sorte à faire passer les gaz d'échappement à travers le filtre d'habitacle 111. 30 Comme on peut le voir, la dérivation est située en parallèle d'un filtre à particules diesel 122 du circuit d'échappement, ainsi ce sont des gaz non 3043595 6 filtrés qui passent à travers le filtre d'habitacle 111. De préférence, le filtre d'habitacle 111 est situé hors de l'environnement de la cabine à cause des températures élevées de celui-ci lors du cycle de nettoyage. Comme on le voit également, le système de nettoyage comprend également divers 5 capteurs 41, 42, 43 agencés pour détecter une température des gaz aux divers endroits du système de nettoyage 10. De préférence, un cycle de nettoyage a lieu tous les 500 à 1000 km. Afin de résister à ces hautes températures, le filtre d'habitacle 111 est de préférence réalisé en un matériau résistant à ces températures, c'est-à-dire 10 dans le groupe comprenant des métaux, des céramiques (carbure de silicium, Mullite, Cordiérite, etc.) ou des fibres minérales (basalte ou minéraux) tissées dans des structures de filtration. Egalement, il est préférable malgré tout de préserver une concentration en oxygène supérieure à 3% et une température maximale de 800 °C par un jeu de 15 vanne adéquat. L'invention porte également, selon un second aspect de celle-ci, sur un procédé de nettoyage de filtre agencé pour commander un système de nettoyage décrit plus haut, comprenant : - une étape S10 de mesure de distance parcourue depuis le dernier 20 cycle de nettoyage, si la distance est supérieure à un seuil de distance prédéterminé, - une étape S20 de mesure de température d'un catalyseur d'oxydation diesel, si la température est au dessus d'un seuil de température prédéterminé, 25 - une étape S30 de commande du système de nettoyage de sorte à commuter les vannes 31, 32 pour mettre en communication les circuits de ventilation 11 et d'échappement 12 de sorte à ouvrir le circuit de dérivation. De préférence, dans ce procédé le seuil de distance est compris dans une plage de 500 à 1000 km et le seuil de température est de 600°C. 3043595 7 En général, on peut fixer une durée prédéterminée pour effectuer le cycle de nettoyage, par exemple cinq minutes. Alternativement et de préférence, le procédé est terminé lorsqu'une température des gaz à l'entrée du filtre d'habitacle est supérieure ou égale à une température de sortie des 5 gaz d'habitacle, cela signifiant qu'il n'y a plus de combustion des matériaux organiques piégés dans le filtre d'habitacle qui est donc à nouveau propre. Il est à noter que, de préférence, afin de vidanger le filtre d'habitacle qui vient de subir un cycle de nettoyage et éviter que de mauvaises odeurs entrent dans l'habitacle, la vanne 31 est actionnée avant la vanne 32 de 10 sorte que pendant un court instant, l'air extérieur soit admis à travers le filtre d'habitacle et évacué par le circuit d'échappement avant d'actionner la vanne 32 et à nouveau guider l'air extérieur vers l'habitacle. L'invention, selon un troisième aspect de celle-ci, porte également sur un véhicule comprenant un système de nettoyage de filtre d'habitacle 15 selon le premier aspect de l'invention. On comprendra que diverses modifications et/ou améliorations évidentes pour l'homme du métier peuvent être apportées aux différents modes de réalisation de l'invention décrits dans la présente description sans sortir du cadre de l'invention défini par les revendications annexées. 20 25 REVENDICATIONS1. Système de nettoyage (10) de filtre d'habitacle d'un véhicule automobile, agencé pour mettre en oeuvre un cycle de nettoyage du filtre d'habitacle (111), comprenant : - un circuit de ventilation (11) comprenant le filtre d'habitacle et agencé pour guider de l'air extérieur vers un habitacle du véhicule, et - un circuit d'échappement (12) de gaz d'échappement agencé pour guider des gaz d'échappement d'un moteur à combustion (1) vers l'extérieur du véhicule, caractérisé en ce que lors d'un cycle de nettoyage du filtre d'habitacle, le système de nettoyage est agencé pour mettre en communication les circuits de ventilation et d'échappement de sorte à faire passer les gaz d'échappement à travers le filtre d'habitacle. 2. Système de nettoyage de filtre d'habitacle selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le filtre d'habitacle (111) est relié au circuit d'échappement (12) via une première vanne (31) en amont du filtre d'habitacle et une seconde vanne (32) en aval du filtre d'habitacle, lesdites première et seconde vannes (31, 32) étant agencées, lors du cycle de nettoyage, pour ouvrir une dérivation du circuit d'échappement, ladite dérivation passant par le filtre d'habitacle. 3. Système de nettoyage de filtre d'habitacle selon la revendication 2, caractérisé en ce que les première et seconde vannes (31, 32) sont des vannes trois-voies, la première vanne étant disposée entre l'entrée d'air, le circuit d'échappement (12) et le filtre d'habitacle (111), et la seconde vanne (32) étant située entre l'habitacle, le circuit d'échappement et le filtre d'habitacle. 3043595 9 4. Système de nettoyage de filtre d'habitacle selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la dérivation est située en parallèle d'un filtre à particules diesel (122) du circuit d'échappement (12). 5. Système de nettoyage de filtre d'habitacle selon la 5 revendication précédente, caractérisé en ce que le filtre d'habitacle (111) est réalisé dans un matériau compris dans le groupe comprenant des métaux, des céramique et/ou des fibres minérales. 6. Système de nettoyage de filtre d'habitacle selon l'une des revendications 2 à 5, caractérisé en ce que, lors du cycle de nettoyage, les 10 vannes (31, 32) sont agencées pour réguler une concentration en oxygène dans le flux traversant le filtre d'habitacle (111) supérieure à 3% et une température du filtre inférieur à 800°C. 7. Procédé de nettoyage de filtre agencé pour commander un système de nettoyage selon l'une quelconque des revendications 15 précédentes, comprenant : - une étape (S10) de mesure de distance parcourue depuis le dernier cycle de nettoyage, si ladite distance est supérieure à un seuil de distance prédéterminé, - une étape (S20) de mesure de température d'un catalyseur 20 d'oxydation diesel (121), si ladite température est au dessus d'un seuil de température prédéterminé, et - une étape (S30) de commande du système de nettoyage (10) de sorte à commuter les vannes (31, 32) pour mettre en communication les circuits de ventilation (11) et d'échappement (12) de sorte à ouvrir le circuit 25 de dérivation. 8. Procédé de nettoyage de filtre d'habitacle selon la revendication 7, dans lequel le seuil de distance est comprise dans une plage de 500 à 1000 km et le seuil de température est de 600°C. 3043595 10 9. Procédé de nettoyage de filtre d'habitacle selon l'une des revendications 7 ou 8, dans lequel le procédé est terminé lorsqu'une température des gaz à l'entrée du filtre d'habitacle (111) est supérieure ou égale à une température de sortie des gaz d'habitacle. 5 10. Véhicule comprenant un système de nettoyage de filtre d'habitacle selon l'une des revendications 1 à 6.