Brevet FR3055966A1 — publié le 20180316

DISPOSITIF DE DETECTION DE MATIERE PARTICULAIRE DANS UN FLUX D'AIR POUR VEHICULE AUTOMOBILE L'invention concerne un système de détection et de quantification 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 système de détection permet d'agir 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 système 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. Par exemple, si le système 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 système de détection comprend un moyen optique pour la détection de la matière particulaire dans ledit flux d'air. L'efficacité du système de qualité d'air dépend de la précision de la détection de la matière particulaire par le moyen optique. Le but de l'invention est de proposer un système de détection dont la précision de détection est améliorée. A cet effet, l'invention a pour objet un système de détection de matière particulaire dans un flux d'air pour un véhicule automobile, comprenant un moyen optique pour la 3055966 2 détection de la matière particulaire dans ledit flux d'air, ledit moyen optique comprenant une source lumineuse apte à émettre des ondes lumineuses et un dispositif de réception apte à recevoir des ondes lumineuses, le système comprenant une zone dite zone d'analyse et configurée pour que ledit flux d'air y circule, la 5 source lumineuse étant disposée de sorte à émettre des ondes lumineuses dans la zone d'analyse, le dispositif de réception comprenant un premier et un deuxième éléments de réception des ondes lumineuses, chaque élément de réception étant disposé de sorte à recevoir des ondes lumineuses provenant de la zone d'analyse. Ainsi, le système selon la présente invention permet une meilleure détection de la 10 présence de matière particulaire, ce qui améliore également le fonctionnement d'un système de qualité d'air associé. Selon une autre caractéristique de l'invention, le premier et le deuxième élément de réception sont configurés pour détecter des ondes lumineuses préalablement émises par la source lumineuse et diffractées par ladite matière particulaire. 15 Selon une autre caractéristique de l'invention, ledit flux d'air circule selon une direction principale de flux, le premier élément de réception présentant une direction principale de réception des ondes lumineuses dans le premier élément de réception et le deuxième élément de réception présentant une direction principale de réception des ondes lumineuses dans le deuxième élément de réception, un angle obtus étant 20 formé entre la direction principale de flux et la première direction principale de réception des ondes lumineuses et un angle aigu étant formé entre la direction principale de flux et la deuxième direction principale de réception des ondes lumineuses. Selon une autre caractéristique de l'invention, le système comprend un canal de 25 protection du premier élément de réception. Selon une autre caractéristique de l'invention, le système comprend un canal de protection du deuxième élément de réception. Selon une autre caractéristique de l'invention, le système comprend un canal de circulation du flux d'air, lesdits canaux de protection des premier et deuxième éléments de réception étant disposés débouchant dans le canal de circulation du flux d'air. 3055966 3 Selon une autre caractéristique de l'invention, le système comprend un canal de protection de la source lumineuse débouchant dans le canal de circulation du flux d'air. 5 Selon une autre caractéristique de l'invention, le système comprend un canal de circulation du flux d'air, un canal de protection du premier élément de réception, un canal de protection du deuxième élément de réception et un canal de protection de la source lumineuse, et le système comprend une enceinte de support du canal de circulation du flux d'air, du canal de protection du premier élément de réception, du 1 o canal de protection du deuxième élément de réception et du canal de protection de la source lumineuse. L'invention a également pour objet un système de qualité d'air pour véhicule automobile, comprenant un système de détection de matière particulaire tel que décrit précédemment et un moyen de purification d'un flux d'air à destination d'un 15 habitacle du véhicule automobile. L'invention a également pour objet un système de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile, comprenant un système de qualité d'air tel que décrit précédemment. 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 système de détection de matière particulaire selon la présente invention ; - la figure 2 illustre une vue en perspective d'un intérieur du système de la 25 figure 1 ; et - la figure 3 illustre une vue en perspective d'un extérieur du système de la figure 1. L'invention a pour objet un système de détection et de quantification de matière particulaire dans un flux d'air pour un véhicule automobile, référencé 1 dans les 3055966 4 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. 5 Par exemple, le diamètre des particules est compris entre 0,005 pm et 100 pm. Par exemple, la matière particulaire comprend un mélange de spores, de pollen, de fumée de cigarettes, de carbone ... Le système de détection 1 s'applique tout particulièrement à un système de qualité d'air d'un véhicule automobile, non illustré. 10 Le système de qualité d'air du véhicule automobile comprend le système de détection 1. Le système de qualité d'air permet de dépolluer l'air destiné à alimenter l'habitacle du véhicule automobile via un air externe et/ou un air interne en mode recyclage. Ce système est soit intégré à un système de chauffage, ventilation et/ou 15 climatisation du véhicule automobile, soit un module spécialement dédié. 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 système de détection de matière particulaire détecte une 20 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 destiné à alimenter en air l'habitacle du véhicule automobile. 25 Le flux d'air F transporte des particules référencées P de la matière particulaire. Le système 1 comprend un moyen optique 2 pour la détection de la matière particulaire dans le flux d'air F. 3055966 5 Comme visible sur les figures 1 et 2, le moyen optique 2 comprend une source lumineuse 3 apte à émettre des ondes lumineuses. La source lumineuse 3 est par exemple une diode laser. Comme visible sur les figures 1 et 2, le moyen optique 2 comprend également un 5 premier élément de réception apte à recevoir des ondes lumineuses, référencé 4a, et un deuxième élément de réception apte à recevoir des ondes lumineuses, référencé 4b. Dans la suite de la description, chaque élément de réception est appelé photorécepteur. 10 Le système 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 F hors de la chambre de mesure 5. La chambre de mesure 5 délimite une zone dite d'analyse 8 (décrite 15 ultérieurement) 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 dans une direction principale 11. Comme visible sur les figures, la source lumineuse 3 est disposée de sorte à émettre des ondes lumineuses dans la zone d'analyse 8. 20 Comme visible sur les figures, chaque photorécepteur est disposé de sorte à recevoir des ondes lumineuses provenant de la zone d'analyse 8. La direction principale du faisceau lumineux 11 fait un angle non nul et de préférence orthogonal avec la direction d'écoulement du flux d'air F. Le faisceau lumineux 11 est diffusé au moins partiellement par les particules P. 25 Avantageusement, les particules P de dimension du même ordre de grandeur que la longueur d'onde de la source lumineuse 3 diffractent les ondes lumineuses issues de la source lumineuse 3. De préférence, pour sélectionner les particules diffractant les ondes du faisceau 3055966 6 lumineux 11, il est possible de prévoir un dispositif de sélection dont le fonctionnement est basé par exemple sur une discrimination par le diamètre des particules. Chaque photorécepteur 4a, 4b est disposé de sorte à recevoir une partie des 5 ondes diffractées par les particules P. Sur les figures 1 et 2 ont été illustrés un premier faisceau lumineux diffracté 12a et un deuxième faisceau lumineux diffracté 12b. On note que chaque photorécepteur 4a, 4b fonctionne dans une plage de valeurs de longueurs d'onde cohérente avec la ou les longueurs d'ondes des ondes 10 diffractées, qui coïncide avec une plage de longueurs d'onde de fonctionnement de la source lumineuse 3. De préférence, la source émet des faisceaux lumineux dans l'infrarouge proche, et la plage de réception de chaque photorécepteur est 4a, 4b est également dans l'infrarouge proche. 15 Le moyen optique comprend également un ou des éléments (non illustré(s)) de mise en forme du faisceau lumineux incident 11 et des faisceaux lumineux diffractés 12a et 12b, tels que des lentilles par exemple. Le premier photorécepteur 4a présente une première direction principale de réception des ondes lumineuses qui coïncide avec la direction du faisceau lumineux 20 12a. Le deuxième photorécepteur 4b présente une deuxième direction principale de réception des ondes lumineuses qui coïncide avec la direction du faisceau lumineux 12b. Comme visible sur la figure 1, il existe un angle al formé entre la direction 25 principale du flux d'air F et la direction principale du faisceau 12a et un angle a2 formé entre la direction principale du flux d'air F et la direction principale du faisceau 12b. Ainsi, les directions principales 12a et 12b forment entre elles un angle 13=180°- (al +a2), avec al compris de préférence obtus, dans l'intervalle [90°,135°], et a2 de 3055966 7 préférence aigu, dans l'intervalle [5°, 85°], tout en gardant 3 de préférence supérieur à 5°. L'angle aigu 13 des photorécepteurs 4a et 4b permet de recréer la courbe de diffraction avec les deux intensités mesurées par les photorécepteurs aux deux 5 angles al et a2. Comme visible sur les figures 1 et 2, le système comprend un canal de circulation du flux d'air F, référencé 13, un canal de protection 14 du premier photorécepteur 4a, un canal de protection 15 du deuxième photorécepteur 4b et un canal de protection 16 de la source lumineuse 3. 10 Les canaux 14, 15 et 16 sont débouchant dans le canal de circulation 13. Comme il ressort des figures, les canaux 14, 15 et 16 débouchent dans une même zone constituant la zone d'analyse 8. Les canaux 14 et 15 débouchent sur l'une des parois latérales 17 du canal de circulation 13, tandis que le canal 16 débouche sur une paroi 18 opposée à la paroi 15 latérale 17. Comme visible sur les figures 2 et 3, le système 1 comprend une enceinte 20. Les canaux 13, 14, 15 et 16 sont réalisés par exemple par moulage dans l'enceinte 20. Il est à noter que l'architecture selon la présente invention avec entrée et sortie du 20 flux d'air analysé dans un axe unique favorise un faible encrassement du système de détection 1 au passage du flux d'air analysé et de la matière particulaire en particulier et favorise l'absence ou la simplification d'un dispositif de nettoyage du moyen optique 2. Il est à noter également que l'architecture selon la présente invention avec entrée 25 et sortie du flux d'air analysé dans un axe unique favorise une perte de charge limitée dans le cas d'absence de moyen extérieur pour faire circuler l'air ou pour réduire la puissance nécessaire en cas d'usage d'un ventilateur ou d'une pompe à air pour assurer la circulation. Un dispositif électronique de commande et interface dudit système de détection de 3055966 8 matière particulaire pourra estimer la vitesse dudit flux d'air pour mettre en oeuvre la quantification des particules détectées. Comme déjà indiqué, l'invention a également pour objet un système de qualité 5 d'air pour véhicule automobile, comprenant le système de détection 1, et un moyen de purification d'un flux d'air à destination d'un habitacle du véhicule automobile. L'invention a également pour objet un système de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile, comprenant un système de qualité d'air tel que décrit précédemment. 10 REVENDICATIONS1. Système 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 et un dispositif de réception (4) apte à recevoir des ondes lumineuses, le système (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), le dispositif de réception (4) comprenant un premier et un deuxième éléments de réception des ondes lumineuses, chaque élément de réception étant disposé de sorte à recevoir des ondes lumineuses provenant de la zone d'analyse (8). 2. Système de détection selon la revendication 1, dans lequel le premier et le deuxième élément de réception (4a, 4b) sont configurés pour détecter des ondes lumineuses préalablement émises par la source lumineuse (3) et diffractées par ladite matière particulaire. 3. Système de détection selon l'une des revendications 1 ou 2, dans lequel ledit flux d'air (F) circule selon une direction principale de flux, dans lequel le premier élément de réception (4a) présente une direction principale de réception des ondes lumineuses dans le premier élément de réception (4a) et le deuxième élément de réception (4b) présente une direction principale de réception des ondes lumineuses dans le deuxième élément de réception (4b), angle (al ) obtus étant formé entre la direction principale de flux et la première direction principale de réception des ondes lumineuses et un angle (a2) aigu étant formé entre la direction principale de flux et la deuxième direction principale de flux. 4. Système de détection selon l'une des revendications précédentes, comprenant un canal de protection (14) du premier élément de réception (4a). 5. Système de détection selon l'une des revendications précédentes, comprenant un canal de protection (15) du deuxième élément de réception (4b). 6. Système de détection selon la revendication 5 quand elle dépend de la revendication 4, comprenant un canal de circulation du flux d'air (13), lesdits canaux 3055966 10 de protection (14, 15) des premier et deuxième éléments de protection (4a, 4b) étant disposés débouchant dans le canal de circulation du flux d'air (13). 7. Système de détection selon la revendication précédente, comprenant un canal de protection (16) de la source lumineuse (3) débouchant dans le canal de circulation 5 du flux d'air (13). 8. Système de détection selon l'une des revendications 1 à 3, comprenant un canal de circulation du flux d'air (13), un canal de protection (14) du premier élément de réception (4a), un canal de protection (15) du deuxième élément de réception (4b) et un canal de protection (16) de la source lumineuse (3), le système comprenant 10 une enceinte de support (20) du canal de circulation du flux d'air (13), du canal de protection (14) du premier élément de réception (4a), du canal de protection (15) du deuxième élément de réception (4b) et du canal de protection (16) de la source lumineuse (3). 9. Système de qualité d'air pour véhicule automobile, comprenant un système 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. 10. Système de chauffage, ventilation et/ou climatisation pour véhicule automobile, comprenant un système de qualité d'air selon la revendication 20 précédente.