Brevet FR3060748A1 — publié le 20180622

Dispositif de détection de matière particulaire dans un flux d'air pour véhicule automobile L'invention concerne un dispositif de détection de matière particulaire dans un flux d'air pour un véhicule automobile. Par matière particulaire, on entend toutes particules de dimension suffisamment faible pour être transportées par l'air et être inhalées. Un tel dispositif de détection permet d'informer puis d'agir de façon automatique ou manuelle sur un système de qualité d'air du véhicule automobile afin de dépolluer l'air destiné à alimenter l'habitacle du véhicule automobile. Ce système est soit intégré à un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation du véhicule automobile, soit à un module spécialement dédié en monte d'origine ou en deuxième monte. Dans un cas comme dans l'autre, le système comprend généralement un purificateur d'air, tel qu'un filtre et/ou un ioniseur, permettant d'assainir le flux d'air qui le parcourt avant de pénétrer dans l'habitacle du véhicule. Le système de qualité d'air s'avère donc primordial pour la santé des utilisateurs du véhicule automobile. Par exemple, si le dispositif de détection de matière particulaire détecte une quantité de matière particulaire dans le flux d'air à destination de l'habitacle supérieure à une valeur seuil, il est possible que le système de qualité d'air déclenche le purificateur d'air. Généralement, le dispositif de détection comprend un moyen optique pour la détection de la matière particulaire dans ledit flux d'air qui est disposé au contact du flux d'air, ce qui provoque irrémédiablement un encrassement progressif du moyen optique par les particules contenues dans le flux d'air. Le but de l'invention est de remédier au moins partiellement à ces inconvénients. 3060748 2 A cet effet, l'invention a pour objet un dispositif de détection de matière particulaire dans un flux d'air pour un véhicule automobile, comprenant un moyen optique pour la détection de la matière particulaire dans ledit flux d'air, ledit moyen optique comprenant une source lumineuse apte à émettre des ondes lumineuses, un élément 5 de réception apte à recevoir des ondes lumineuses, le dispositif comprenant une zone dite zone d'analyse et configurée pour que ledit flux d'air y circule, la source lumineuse étant disposée de sorte à émettre des ondes lumineuses dans la zone d'analyse et l'élément de réception étant disposé de sorte à recevoir des ondes lumineuses provenant de la zone d'analyse, le dispositif comprenant un organe de 10 protection du moyen optique agencé de sorte à empêcher des particules de la matière particulaire de se déposer sur ledit moyen optique. Ainsi, le dispositif selon la présente invention permet une séparation du flux d'air chargé en particules d'une part et des éléments optiques d'autre part, ce qui assure que les particules ne puissent pas se déposer sur le moyen optique. 15 Selon une autre caractéristique de l'invention, l'organe de protection comprend un canal de circulation du flux d'air dans la zone d'analyse. Selon une autre caractéristique de l'invention, le canal de circulation comprend un orifice de passage des ondes lumineuses issues de la source lumineuse, dit premier orifice, et/ou un orifice de passage des ondes lumineuses provenant de la zone 20 d'analyse, dit deuxième orifice. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'organe de protection comprend un canal, dit premier canal, de protection supplémentaire dont une extrémité est formée par le premier orifice et/ou un autre canal, dit deuxième canal, de protection supplémentaire dont une extrémité est formée par le deuxième orifice. 25 Selon une autre caractéristique de l'invention, le premier canal de protection s'étend angulairement relativement à une direction principale du canal de circulation, et/ou le deuxième canal de protection s'étend angulairement relativement à une direction principale du canal de circulation. Selon une autre caractéristique de l'invention, le canal de circulation présente une section variable sur sa longueur. 3060748 3 Selon une autre caractéristique de l'invention, une section du canal de circulation en amont du premier orifice et/ou du deuxième orifice relativement à une direction d'écoulement du flux d'air est inférieure à une section du canal de circulation en aval du premier et/ou du deuxième orifice. 5 Selon une autre caractéristique de l'invention, le canal de circulation est muni d'un moyen de restriction de section en amont du premier orifice et/ou du deuxième orifice relativement à une direction d'écoulement du flux d'air. Selon une autre caractéristique de l'invention, l'organe de protection est traité antistatiquement. 10 Selon une autre caractéristique de l'invention, le dispositif comprend un moyen de mise en dépression de la zone d'analyse. L'invention a également pour objet un système de qualité d'air pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de détection de matière particulaire selon l'une des revendications précédentes, et un moyen de purification d'un flux d'air à 15 destination d'un habitacle du véhicule automobile. L'invention a également pour objet un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile, comprenant un système de qualité d'air selon la revendication précédente. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront encore à la 20 lecture de la description qui va suivre. Celle-ci est purement illustrative et doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : - la figure 1 illustre une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de détection de matière particulaire selon la présente invention ; - la figure 2 illustre des positions d'une source et d'un récepteur du dispositif 25 de la figure 1 ; - la figure 3 illustre le dispositif de la figure 1 selon une première variante de réalisation ; - la figure 4 illustre le dispositif de la figure 1 selon une deuxième variante de réalisation ; 3060748 4 - la figure 5 illustre le dispositif de la figure 1 selon une troisième variante de réalisation ; - la figure 6 illustre une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de détection de matière particulaire selon un deuxième mode de réalisation 5 de la présente invention ; et - la figure 7 illustre une vue schématique en coupe longitudinale d'un dispositif de détection de matière particulaire selon un troisième mode de réalisation de la présente invention. L'invention a pour objet un dispositif de détection de matière particulaire dans un 10 flux d'air pour un véhicule automobile, référencé 1 dans les figures. Par matière particulaire, on entend toute particule de dimension suffisamment faible pour être transportée par l'air et être inhalées. Les particules peuvent être solides, liquides, ou un mélange de solides et liquides. Par exemple, le diamètre des particules est compris entre 0,005 pm et 100 pm. 15 Par exemple, la matière particulaire comprend un mélange de spores, de pollen, de fumée de cigarettes, de carbone ... Le dispositif de détection 1 s'applique tout particulièrement à un système de qualité d'air d'un véhicule automobile, non illustré. Le système de qualité d'air du véhicule automobile comprend le dispositif de 20 détection 1. Le système de qualité d'air permet de dépolluer l'air destiné à alimenter l'habitacle du véhicule automobile ou l'air interne en mode recyclage. Ce système est soit intégré à un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation du véhicule automobile, soit un module spécialement dédié. 25 Le système comprend également un purificateur d'air, tel qu'un filtre et/ou un ioniseur, permettant d'assainir le flux d'air qui le parcourt avant de pénétrer dans l'habitacle du véhicule. Par exemple, si le dispositif de détection de matière particulaire détecte une 3060748 5 quantité de matière particulaire dans le flux d'air à destination de l'habitacle supérieure à une valeur seuil, il est possible que le système de qualité d'air déclenche le purificateur d'air. Dans la description qui va suivre, le flux d'air, F, auquel il est fait référence, est 5 destiné à alimenter en air l'habitacle du véhicule automobile. En variante, le flux d'air peut venir de l'extérieur pour mesurer la concentration en matière particulaire à l'extérieur, le dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation du véhicule automobile fonctionnant en mode de recirculation. Le flux d'air F transporte des particules référencées P de la matière particulaire. 10 Le dispositif 1 comprend un moyen optique 2 pour la détection de la matière particulaire dans le flux d'air F. Comme visible sur les figures, le moyen optique 2 comprenant une source lumineuse 3 apte à émettre des ondes lumineuses et un élément de réception 4 apte à recevoir des ondes lumineuses. 15 Dans la suite de la description, l'élément de réception est appelé photorécepteur 4. Le dispositif 1 comprend une chambre de mesure 5 munie d'un orifice 6 d'entrée du flux d'air F dans la chambre de mesure 5. La chambre de mesure 5 est également munie d'un orifice 7 de sortie du flux d'air 20 F hors de la chambre de mesure 5. La chambre de mesure 5 délimite une zone dite d'analyse 8 dans laquelle les particules P, portées par le flux d'air F, circulent. Comme visible sur les figures, la source lumineuse 3 émet un faisceau lumineux incident 10 dans une direction principale 11. 25 La source lumineuse 3 est par exemple une diode laser. Comme visible sur les figures, la source lumineuse 3 est disposée de sorte à émettre des ondes lumineuses dans la zone d'analyse 8. Comme visible sur les figures, le photorécepteur est disposé de sorte à recevoir 3060748 6 des ondes lumineuses provenant de la zone d'analyse 8. Sur les modes de réalisation illustrés, la direction principale 11 du faisceau lumineux 10 fait un angle non nul et de préférence aigu avec la direction d'écoulement du flux d'air F. 5 Le faisceau lumineux 10 est réfléchi au moins partiellement par les particules P du flux d'air F en un faisceau lumineux réfléchi 12. Le faisceau lumineux 12 présente une direction principale 13, ici symétrique, symétrique de la direction principale 11 du faisceau lumineux 10 relativement à la direction principale du flux d'air F. 10 Sur les modes de réalisation illustrés, la direction principale 11 du faisceau lumineux fait un angle non nul et de préférence aigu avec la direction d'écoulement du flux d'air F. Le photorécepteur 4 est disposé de sorte à recevoir le faisceau lumineux réfléchi 12. 15 On note que le photorécepteur 4 fonctionne dans une plage de valeurs de longueurs d'onde cohérente avec la ou les longueurs d'ondes du faisceau lumineux réfléchi 12, qui éventuellement coïncide avec une plage de longueurs d'onde de fonctionnement de la source lumineuse 3. Comme visible sur la figure 2, la source lumineuse et le photorécepteur 4 sont 20 positionnés de telle sorte qu'un angle a qu'ils forment entre eux est compris entre 90° et 180° (180° étant de préférence exclue). De préférence, le moyen optique comprend également un ou des éléments de mise en forme et/ou de guidage du faisceau lumineux incident 10 et du faisceau lumineux réfléchi 12. 25 Sur les modes de réalisation illustrés, les éléments de mise en forme comprennent une lentille 15. Bien entendu, l'invention ne se limite pas à une lentille et le moyen optique peut comprendre par exemple une ou plusieurs lentilles de collimation, et/ou une ou plusieurs lentilles convergentes et/ou divergentes. 3060748 7 Comme visible sur les figures, le dispositif 1 comprend un organe de protection 20 du moyen optique 2 agencé de sorte à empêcher des particules P de la matière particulaire de se déposer sur le moyen optique 2. Avantageusement, le système comprend une unité, non illustrée, de quantification 5 de concentration de la matière particulaire détectée. Organe de protection Premier mode de réalisation Selon le premier mode de réalisation, illustré aux figures 1 à 5, l'organe de protection 20 comprend un canal de circulation 21 du flux d'air dans la zone 1 o d'analyse. Le canal de circulation 21 permet le guidage du flux d'air F dans la chambre de mesure 5. Le canal de circulation 21 assure également le confinement des particules P contenues dans le flux d'air F. 15 Sur le mode de réalisation illustré aux figures 1 à 5, le canal de circulation 21 comprend un orifice de passage du faisceau lumineux incident 10, dit premier orifice 22, et un orifice de passage du faisceau lumineux réfléchi 12, dit deuxième orifice 23. Comme visible sur la figure 1, le premier orifice 22 et le deuxième orifice 23 sont disposés en regard l'un de l'autre. 20 Le diamètre du premier orifice 22 est choisi de sorte à être légèrement plus large qu'une section du faisceau lumineux incident 10. Le diamètre du deuxième orifice 23 est choisi de sorte à être légèrement plus large qu'une section du faisceau lumineux réfléchi 12. Avantageusement, le canal de circulation 21 est opaque, ce qui permet de réduire 25 le niveau d'intensité lumineuse reçue par le photorécepteur 4. Selon des variantes illustrées aux figures 3 et 4, le canal de circulation 21 présente une section variable sur sa longueur. Cette variation de section dans le canal de circulation 21 est de préférence située 3060 74 8 8 au niveau des premier et second orifices. Cette variation de section permet de protéger les orifices d'un dépôt et/ou d'une entrée des particules sur le moyen optique 2. Cette variation de section permet également d'éviter une circulation d'air autour du 5 photorécepteur 4. Selon la variante illustrée à la figure 3, une section du canal de circulation 21 en amont du premier orifice 22 et du deuxième orifice 23 relativement à la direction d'écoulement du flux d'air F est inférieure à une section du canal de circulation 21 en aval du premier et du deuxième orifice 23. 10 Selon la variante illustrée, le canal de circulation 21 est formé d'une seule pièce. Néanmoins, il est envisageable que le canal de circulation 21 soit composé de deux conduits indépendants, formant par exemple un orifice annulaire. Selon la variante illustrée à la figure 4, le canal de circulation 21 est muni d'un moyen de restriction de section 24 en amont du premier orifice 22 et du deuxième 15 orifice 23 relativement à une direction d'écoulement du flux d'air F. Selon une troisième variante illustrée à la figure 5, l'organe de protection 20 comprend un premier canal de protection supplémentaire 25 et un deuxième canal de protection supplémentaire 26. Le premier canal supplémentaire 25 est délimité entre une première extrémité 27, 20 libre, disposée dans la chambre de mesure 5 et une deuxième extrémité 28 coïncidant avec le premier orifice 22. Le premier canal supplémentaire 25 s'étend selon une direction principale coïncidant avec la direction principale du faisceau lumineux incident 10. Le premier canal supplémentaire 25 présente une section de préférence 25 légèrement supérieure à une section du faisceau lumineux incident 10 afin que la totalité des ondes lumineuses émises par la source lumineuse 3 pénètre dans le premier canal supplémentaire 25. Le deuxième canal supplémentaire 26 est délimité entre une première extrémité 29, libre, disposée dans la chambre de mesure et une deuxième extrémité 30 3060748 9 coïncidant avec le premier orifice 22. Le deuxième canal supplémentaire 26 s'étend selon une direction principale coïncidant avec la direction principale du faisceau lumineux réfléchi 12. Le deuxième canal supplémentaire 26 est disposé symétriquement au premier 5 canal supplémentaire 25 relativement à la direction principale du canal de circulation 21. Le deuxième canal supplémentaire 26 présente une section de préférence légèrement supérieure à une section du faisceau lumineux réfléchi 12 afin que la totalité des ondes lumineuses provenant de la zone d'analyse 8 pénètre dans le 10 premier canal supplémentaire 25. Avantageusement, le canal de circulation 21 est opaque, ce qui permet de réduire le niveau d'intensité lumineuse reçue par le photorécepteur 4. De préférence, une liaison entre le canal 21 et les canaux de protection 25 et 26 comprend des formes destinées à éviter l'entrée de particules à l'intérieur des 15 canaux de protection (tulipage, rayonnage, angle, saute-vent, guide d'air,...). Deuxième mode de réalisation Selon le deuxième mode de réalisation, l'organe de protection 20 du moyen optique comprend le canal de circulation 21. Le canal de circulation 21 a subi un traitement anti-statique, par exemple tel que 20 celui décrit dans la demande WO 2007071723. Avantageusement, le canal de circulation 21 est constitué à base de polyméthalcrylate de méthyle avec un revêtement anti-statique de résistance superficielle définie, par exemple comprise entre 106 à 107 ohm. Selon ce mode de réalisation, le canal de circulation 21 est avantageusement 25 optiquement transparent, ce qui permet de ne pas le munir d'orifice de passage des faisceaux lumineux incidents et réfléchis. Troisième mode de réalisation Selon le troisième mode de réalisation, l'organe de protection 20 du moyen 3060748 10 optique 2 comprend un canal de protection 31 de l'optique d'émission, c'est-à-dire la source 3 et les moyens de mise en forme du faisceau lumineux incident 10 et un canal de protection 32 de l'optique de réception. Les canaux 31 et 32 assurent que les particules P de la matière particulaire ne se 5 déposent ni sur la source 3 et le photorécepteur 4 ni sur les moyens de mise en forme, tels que les lentilles 15. Moyen de mise en dépression De préférence, le dispositif 1 comprend un moyen, non illustré, de mise en dépression de la zone d'analyse. 10 Avantageusement, la chambre de mesure 5 est mise en dépression. Le moyen de mise en dépression comprend par exemple un ensemble de conduits maintenus à des pressions différentes, et/ou un ventilateur générant une différence de pression. Par exemple, quand le dispositif est implanté dans un système de qualité d'air, le 15 dispositif forme tout ou partie d'un conduit secondaire relié à une conduite principale du système de qualité d'air. Un piquage de l'air est assuré dans une zone en surpression du conduit principal, en amont du dispositif, et un retour de l'air est assuré dans une zone de dépression du conduit d'air principal. 20 Quand le système de qualité d'air est intégré à un dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation du véhicule automobile, la prise d'air amont est avantageusement située avant le passage dans un filtre, dans une zone de surpression de l'entrée d'air du dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation du véhicule automobile ou dans une boîte à eau. 25 La prise d'air aval est avantageusement localisée en aval du filtre et en amont de la roue du ventilateur, dans une zone de dépression. En variante, un élément additionnel tel qu'un ventilateur placé en aval du capteur permet de générer « artificiellement » cette différence de pression. 3060748 11 Avantages Comme déjà indiqué, le dispositif selon la présente invention permet une séparation du flux d'air chargé en particules d'une part et des éléments optiques d'autre part, ce qui assure que les particules ne puissent se déposer ni sur les 5 lentilles, ni sur la source lumineuse, ni sur le photorécepteur. De ce fait, la durée de vie du dispositif est augmentée et la maintenance sur le dispositif peut se faire sur une fréquence faible, de l'ordre de chaque dizaine d'années. REVENDICATIONS1. Dispositif de détection de matière particulaire dans un flux d'air (F) pour un véhicule automobile, comprenant un moyen optique (2) pour la détection de la matière particulaire dans ledit flux d'air, ledit moyen optique (2) comprenant une source lumineuse (3) apte à émettre des ondes lumineuses, un élément de réception (4) apte à recevoir des ondes lumineuses, le dispositif (1) comprenant une zone dite zone d'analyse (8) et configurée pour que ledit flux d'air (F) y circule, la source lumineuse (3) étant disposée de sorte à émettre des ondes lumineuses dans la zone d'analyse (8) et l'élément de réception (4) étant disposé de sorte à recevoir des ondes lumineuses provenant de la zone d'analyse (8), le dispositif (1) comprenant un organe de protection (20) du moyen optique (2) agencé de sorte à empêcher des particules (P) de la matière particulaire de se déposer sur ledit moyen optique (2). 2. Dispositif de détection selon la revendication 1, dans lequel l'organe de protection (20) comprend un canal de circulation (21) du flux d'air (F) dans la zone d'analyse (8). 3. Dispositif de détection selon la revendication précédente, dans lequel le canal de circulation (21) comprend un orifice de passage des ondes lumineuses issues de la source lumineuse (3), dit premier orifice (22), et/ou un orifice de passage des ondes lumineuses provenant de la zone d'analyse, dit deuxième orifice (23). 4. Dispositif de détection selon la revendication précédente, dans lequel l'organe de protection (20) comprend un canal, dit premier canal, de protection supplémentaire (25) dont une extrémité est formée par le premier orifice (22) et/ou un autre canal, dit deuxième canal, de protection supplémentaire (26) dont une extrémité est formée par le deuxième orifice (23). 5. Dispositif de détection selon la revendication précédente, dans lequel le premier canal de protection (25) s'étend angulairement relativement à une direction principale du canal de circulation (21), et/ou le deuxième canal de protection (26) s'étend angulairement relativement à une direction principale du canal de circulation (21). 6. Dispositif de détection selon l'une des revendications 2 à 5, dans lequel le canal de circulation (21) présente une section variable sur sa longueur. 3060748 13 7. Dispositif de détection selon la revendication précédente, dans lequel une section du canal de circulation (21) en amont du premier orifice (22) et/ou du deuxième orifice (23) relativement à une direction d'écoulement du flux d'air est inférieure à une section du canal de circulation (21) en aval du premier et/ou du 5 deuxième orifice (23). 8. Dispositif de détection selon la revendication 6, dans lequel le canal de circulation (21) est muni d'un moyen de restriction de section (24) en amont du premier orifice (22) et/ou du deuxième orifice (23) relativement à une direction d'écoulement du flux d'air (F). 10 9. Dispositif de détection selon l'une des revendications précédentes, dans lequel l'organe de protection (20) est traité anti-statiquement. 10. Dispositif de détection selon l'une des revendications précédentes, comprenant un moyen de mise en dépression de la zone d'analyse (8). 11. Système de qualité d'air pour véhicule automobile, comprenant un dispositif de 15 détection de matière particulaire selon l'une des revendications précédentes, et un moyen de purification d'un flux d'air à destination d'un habitacle du véhicule automobile. 12. Dispositif de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile, comprenant un système de qualité d'air selon la revendication 20 précédente.