FR3131770A1 - Dispositif de filtration d’un flux d’air entrant dans un système de climatisation de véhicule automobile. - Google Patents

Dispositif de filtration d’un flux d’air entrant dans un système de climatisation de véhicule automobile. Download PDF

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Abstract

Dispositif de filtration (18) d’air d’un véhicule automobile comprenant un habitacle, le dispositif étant configuré pour filtrer au moins un flux d’air ; le dispositif comprenant une chambre d’admission d’air (20) avec au moins une sortie d’air (22), au moins une entrée d’un flux d’air intérieur (24) en provenance de l’habitacle, et au moins une entrée d’un flux d’air extérieur (26) en provenance de l’extérieur du véhicule. La chambre d’admission d’air comprend en outre au moins un filtre mobile (28) et en ce que le dispositif comprend des moyens de déplacement du ou des filtres mobiles (28) configurés pour placer le ou au moins un des filtres mobiles (28) soit dans une position hors-service dans laquelle aucun des flux d’air intérieur et extérieur n’est filtré, soit dans des positions de service permettant la filtration du ou des flux d’air extérieur et/ou du ou des flux d’air intérieur. Figure à publier avec l’abrégé : Fig. 1

Description

Dispositif de filtration d’un flux d’air entrant dans un système de climatisation de véhicule automobile.
La présente invention concerne les dispositifs de filtration d’un système de climatisation de l’habitacle d’un véhicule automobile, les systèmes de climatisation et les véhicules associés ainsi que les procédés mis en œuvre.
Un véhicule automobile peut comprendre un système de climatisation permettant de réguler la température de l’air dans l’habitacle et d’en assurer un renouvellement, le tout dans un souci de confort des occupants du véhicule.
Le système de climatisation peut être agencé dans l’habitacle du véhicule ou divisé en plusieurs éléments répartis entre le compartiment moteur et l’habitacle. Ces éléments peuvent comprendre par exemple un dispositif de filtration, un dispositif de traitement thermique, et une façade de distribution d’air sortant dans l’habitacle.
Le système de climatisation comporte généralement deux entrées d’air, une première entrée pour un flux d’air provenant de l’extérieur du véhicule, et une deuxième entrée pour un flux d’air provenant de l’habitacle du véhicule. La deuxième entrée autorise le recyclage de l’air de l’habitacle, par exemple pour maintenir la régulation thermique dans le véhicule lorsqu’il n’est pas souhaité de faire rentrer de l’air provenant de l’environnement extérieur.
Le dispositif de filtration a pour rôle d’assainir l’air entrant dans l’habitacle et peut comprendre des filtres mécaniques ou à gaz adaptés à différents types d’éléments polluants. Le dispositif de filtration est généralement configuré pour filtrer l’air provenant de l’extérieur du véhicule.
Les filtres mécaniques utilisent un principe de mailles qui vont arrêter les particules en fonction de leur taille. Il existe différents types de filtre mécanique en fonction de la taille des particules que l’on souhaite filtrer. Le dispositif de filtration peut comprendre plusieurs filtres mécaniques ayant des caractéristiques différentes comme par exemple un filtre à particules solides dit filtre à poussières, un filtre à haute efficacité, ou encore un filtre à très haute efficacité. La contrainte principale des filtres mécaniques est que plus les particules filtrées sont de petit diamètre, plus la perte de charge du débit d’air traversant le filtre est élevée.
Les véhicules automobiles sont amenés à circuler dans des environnements urbains pollués en poussières, en odeurs, en microorganismes, et en particules fines, i.e. en particules de diamètre inférieur à 2,5 µm. Pour filtrer les particules fines, on peut utiliser des filtres à très haute efficacité, dit HEPA.
Un des problèmes rencontrés avec la filtration mécanique est que plus les filtres sont efficaces en filtration (c’est-à-dire plus les particules retenues sont fines), plus ils engendrent une perte de charge importante. Il est rappelé que la perte de charge est la résistance du filtre au passage de l'air, ou plus exactement, la réduction du débit d'air due à la résistance du filtre au passage de l'air. Par ailleurs, il existe un lien direct entre la perte de charge du filtre et sa consommation d’énergie. Un compromis entre efficacité de filtration et perte de charge est donc généralement à trouver. C’est le cas, par exemple, lorsque des filtres à haute efficacité ou à très haute efficacité sont utilisés dans les dispositifs de filtration. De plus, ils peuvent être rapidement encrassés par des poussières. L’encrassement des filtres réduit rapidement leur durée de vie et constitue une contrainte importante.
A cet effet, le document FR 2596288 décrit un dispositif pour filtrer l’air entrant dans un système de climatisation d’un véhicule automobile. Le dispositif comprend un boitier disposé dans un conduit d’arrivée d’air et qui comprend un premier filtre à poussières suivi dans le sens d’écoulement de l’air de filtres à gaz, à charbon actifs, en deux parties. Les parties comprennent des segments garnis de matière filtrante et des segments libres qui peuvent être alignés ou non dans le sens du flux d’air entrant. Les filtres sont agencés inclinés par rapport à la direction du flux d’air pour augmenter la surface de filtration. Un mode de réalisation compact propose des filtres en cylindre.
Cette solution est intéressante mais ne comprend pas de filtration des particules fines, et ne permet pas la filtration de tous les flux d’air entrant dans l’habitacle, notamment celle des flux d’air de recyclage. De plus, la durée de vie des filtres peut être améliorée.
Il existe donc un besoin d’améliorer la situation existante. En particulier, il existe un besoin de solution pour des dispositifs de filtration et des systèmes de climatisation qui permettent de mettre en œuvre une filtration de l’air qui soit de bonne qualité pour faire face aux dangers liés aux polluants particulaires et biologiques tout en respectant les critères de confort aéraulique, thermiques et acoustique des véhicules et/ou tout en améliorant la durée de vie des filtres utilisés. Il existe également un besoin de solutions qui présentent un encombrement réduit et une consommation énergétique raisonnable.
L’invention a pour objectif d’améliorer les solutions de l’état de la technique, et propose un dispositif de filtration des flux d’air entrant qui permet une filtration sélective des flux d’air entrant dans l’habitacle et qui améliore la durée de vie des filtres par rapport aux solutions connues, et un système de climatisation d’un véhicule automobile correspondant.
A cet effet et selon un premier aspect, l’invention a pour objet un dispositif de filtration d’air d’un véhicule automobile comprenant un habitacle, le dispositif étant configuré pour filtrer au moins un flux d’air ; le dispositif comprenant une chambre d’admission d’air avec au moins une sortie d’air, au moins une entrée d’un flux d’air intérieur en provenance de l’habitacle, et au moins une entrée d’un flux d’air extérieur en provenance de l’extérieur du véhicule. Le dispositif est remarquable en ce que la chambre d’admission d’air comprend en outre au moins un filtre mobile et en ce que le dispositif comprend des moyens de déplacement du ou des filtres mobiles configurés pour placer le ou au moins un des filtres mobiles soit dans une position hors-service dans laquelle aucun des flux d’air intérieur et extérieur n’est filtré, soit dans une des positions de service dans laquelle au moins un flux d’air est filtré; et en ce que les positions de service comprennent au moins une position de filtration du ou des flux d’air extérieur, au moins une position de filtration du ou des flux d’air intérieur et au moins une position de filtration des flux d’air extérieur et intérieur.
Comme on l’aura compris à la lecture de la définition qui vient d’en être donnée, l’invention propose d’utiliser un même filtre pour filtrer l’air intérieur et l’air extérieur soit de manière alternative soit de manière conjointe. Le fait d’employer un même filtre permet d’assurer le confort acoustique des occupants du véhicule tout en assurant une filtration aussi performante pour les flux d’air intérieurs et extérieurs. Le caractère mobile du ou des filtres permet d’en optimiser l’utilisation et donc d’en prolonger la durée de vie. L’invention est remarquable en ce qu’elle offre une filtration de haute qualité à la fois sur les flux d’air extérieurs (principale source de polluants particulaires et gazeux) et sur les flux d’air provenant de l’habitacle (principale source de polluants biologiques pathogènes). Le caractère modulable du dispositif de filtration permet d’atteindre, aux moments souhaités, une efficacité de filtration de haute qualité, tout en conservant un encombrement limité, une consommation énergétique raisonnable et une durée de vie du filtre importante.
Dans des modes de réalisation, le ou les filtres mobiles montrent chacun une forme de segment annulaire, ou de segment tubulaire, ou de segment cylindrique plein dont la face externe définit un arc de cercle ; le ou les filtres mobiles montrant en outre un axe de rotation selon leur hauteur ; et les moyens de déplacement du ou des filtres mobiles sont configurés pour déplacer le ou les filtres en rotation autour de leur axe de rotation. Le caractère cylindrique ou tubulaire du ou des filtres permet de limiter leur encombrement. Le déplacement par rotation est un mouvement simple du ou des filtres par rotation. Les moyens de déplacement peuvent être un moteur entrainant un axe par exemple.
De préférence la chambre d’admission d’air est une chambre cylindrique dans laquelle les entrées des flux d’air intérieur et extérieur sont agencées radialement et dont l’axe se confond avec l’axe de rotation du ou des filtres mobiles.
De préférence, le ou les filtres mobiles montrent une face externe qui définit un arc de cercle d’un angle et d’un rayon donné ; de préférence, l’arc de cercle montre un angle compris entre 120° et 270° ; de préférence, un angle compris entre 150° et 240° ; de préférence encore, un angle de 180°. Lorsque le ou les filtres mobiles montrent une face externe qui définit un arc de cercle d’un angle 180°, le ou les filtres mobiles sont de forme semi-cylindrique, ou semi-tubulaire, ou semi-annulaire.
Dans des modes de réalisation, le dispositif de filtration comprend en outre au moins un volet mobile entre des positions de fermeture de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air intérieur et/ou de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air extérieur; et des positions d’ouverture totale ou partielle de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air intérieur et/ou de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air extérieur; de préférence, au moins un volet mobile est disposé dans la chambre d’admission d’air et/ou au moins un volet mobile est placé en amont du ou des filtres mobiles par rapport au flux d’air intérieur et extérieur.
L’emploi d’un ou plusieurs volets permet de nouveaux modes de fonctionnement en autorisant le flux d’air sur une seule ouverture d’entrée d’air et/ou en protégeant au moins partiellement le ou les filtres de telle sorte à en augmenter encore leur durée de vie en limitant leur encrassement.
Dans des modes de réalisation, le ou les filtres mobiles et le ou les volets montrent des formes de segment de cylindre ou de segment de tube ou de segment d’anneau, mobiles en rotation autour de l’axe du cylindre de la chambre d’admission d’air ; et les moyens de déplacement comprennent un moteur électrique associé à un mécanisme d’embrayage configuré pour entrainer sélectivement en rotation le ou les volets mobiles et le ou les filtres mobiles.
L’emploi d’un seul moteur pour déplacer le volet et le filtre mobile indépendamment l’un de l’autre permet de réduire le nombre de moteurs nécessaires pour le fonctionnement du dispositif de filtration et donc à la fois son coût et son encombrement.
De préférence, le ou les volets mobiles peuvent montrer une forme en segment de cylindre ou en segment de tube ou en segment d’anneau. Par exemple, la face externe du ou au moins un volet mobile définit un arc de cercle d’un angle et d’un rayon donné. De préférence, l’arc de cercle montre un angle compris entre 120° et 270° ; de préférence, un angle compris entre 150° et 240° ; de préférence encore, un angle de 180°. Lorsqu’un volet mobile montre une face externe qui définit un arc de cercle d’un angle 180°, le volet mobile est de forme semi-cylindrique, ou semi-tubulaire ou semi-annulaire.
Dans des modes de réalisation, au moins un filtre mobile est un filtre mobile de type filtre à air à haute efficacité (EPA) ou de type filtre à air à très haute efficacité (HEPA) tel que défini selon la norme NF EN 1822-1 (Janvier 2010). Un filtre HEPA permet une filtration améliorée des particules fines présentes en suspension dans l’air.
Avantageusement, l’entrée d’air extérieur comprend un préfiltre formé par un filtre à particules solides (à poussières), de diamètre supérieur à 2,5 µm, de manière à réduire l’encrassement du filtre mobile et à augmenter sa durée de vie.
De préférence, le dispositif de filtration comprend en outre au moins un capteur de qualité de l’air intérieur et/ou extérieur configuré pour déterminer le taux de particules dans un flux d’air, par exemple le taux de particules fines c’est-à-dire d’un diamètre inférieur à 2,5 µm. Cela permet de n’activer la filtration de l’air que dans le cas où la pollution de l’air dépasse un seuil prédéterminé.
Selon un deuxième aspect, l’invention a pour objet un système de climatisation d’un véhicule automobile comprenant un dispositif de filtration. Le système de climatisation est remarquable en ce que le dispositif de filtration est selon le premier aspect, et en ce qu’il est configuré pour mettre en œuvre un procédé d’optimisation de l’utilisation du ou des filtres mobiles comprenant, lorsque le véhicule a démarré, le test de la pertinence de la mise en œuvre d’une opération de filtration de l’air en vérifiant de manière simultanée ou successive la véracité d’une condition de défaut de qualité de l’air extérieur et d’une condition de défaut de qualité de l’air intérieur, le test comprenant la détermination du taux de particules d’un diamètre inférieur à 2,5 µm en suspension dans l’air extérieur ou dans l’air intérieur respectivement, les conditions étant remplies si les taux déterminés sont supérieur ou égal à des valeurs seuil prédéterminées; la valeur seuil prédéterminée pour la condition de défaut de qualité de l’air intérieur pouvant être la même ou différente de la valeur seuil prédéterminée pour la condition de défaut de qualité de l’air extérieur ; le procédé comprenant en outre la commande du placement du ou des filtres mobiles du dispositif de filtration:
en position de filtration du ou des flux d’air extérieur et du ou des flux d’air intérieur lorsque les deux conditions de défaut de qualité de l’air extérieur et intérieur sont remplies ; ou
en position de filtration du ou des flux d’air extérieur uniquement lorsque seule la condition de défaut de qualité de l’air extérieur est remplie ; ou
en position de filtration du ou des flux d’air intérieur uniquement lorsque seule la condition de défaut de qualité de l’air intérieur est remplie ; ou
en position hors service lorsqu’aucune des conditions de défaut de qualité de l’air extérieur et intérieur est remplie.
De préférence, le système de climatisation comprend un module de contrôle électronique intégrant une fonction de détermination du taux de particules d’un diamètre inférieur à 2,5 µm présent dans l’air extérieur et/ou intérieur. Le module de contrôle va comprendre classiquement au moins une mémoire et au moins un calculateur.
De préférence, le module de contrôle est relié à des moyens de détermination directe du taux de particules dans l’air extérieur et/ou intérieur au moyen d’un ou plusieurs capteurs. Le ou les capteurs étant soit compris dans le dispositif de filtration soit disposés en dehors du dispositif de filtration. De manière alternative ou complémentaire, le module de contrôle comprend des moyens connexion à une source d’information extérieure au véhicule pour la détermination taux de particules dans l’air extérieur.
De préférence, les moyens de déplacement sont commandés par le module de contrôle dont la fonction de détermination du taux de particules permet en outre de définir un mode de fonctionnement du dispositif de filtration.
Dans des modes de réalisation, le procédé d’optimisation de l’utilisation du ou des filtres mobiles comprend en outre un mode de préconditionnement dans lequel le véhicule n’a pas démarré, le mode préconditionnement comprenant le test de la pertinence de la mise en œuvre d’une entrée d’air en provenance de l’intérieur en vérifiant la véracité de la condition de défaut de qualité de l’air intérieur ; et lorsque la condition de défaut de qualité de l’air intérieur est remplie, tester la véracité de la condition de défaut de qualité de l’air extérieur; et commander à la fois l’entrée d’au moins un flux d’air extérieur dans l’habitacle et le placement du ou des filtres mobiles du dispositif de filtration :
en position de filtration du ou des flux d’air extérieur uniquement lorsque la condition de défaut de qualité de l’air extérieur est remplie ; ou
en position hors service lorsque la condition de défaut de qualité de l’air extérieur n’est pas remplie.
Dans des modes de réalisation, le système de climatisation comprenant en outre des moyens de régulation de la température de l’air dans l’habitacle en fonction d’une température de consigne ; le système de climatisation est configuré pour effectuer préalablement au test de la pertinence de la mise en œuvre d’une opération de filtration de l’air, un test d’une condition de température de l’air dans l’habitacle; la condition de température n’étant pas remplie lorsque la température de l’air déterminée dans l’habitacle est différente d’une température de consigne prédéfinie; et en fonction du résultat du test :
- si la condition de température n’est pas remplie, commander le placement du ou des filtres mobiles du dispositif de filtration en position hors-service dans laquelle aucun des flux d’air intérieur et extérieur n’est filtré ; ou
- si la condition de température est remplie, commander un test de la pertinence de la mise en œuvre d’une opération de filtration de l’air.
De préférence, la température de consigne correspond à une plage de + ou - 5 °C autour de la température demandée par l’utilisateur ; de préférence à une plage de + ou - 2 °C autour de la température demandée ; de préférence encore de préférence à une plage de + ou - 1 °C autour de la température demandée.
De préférence, le procédé comprend un test de véhicule éteint, et le système de climatisation est en outre configuré pour répéter le test de la condition de température de l’air dans l’habitacle selon une fréquence prédéterminée jusqu’à ce que le véhicule soit éteint.
Dans des modes de réalisation, le système de climatisation peut être configuré par l’utilisateur pour forcer la filtration du ou des flux d’air extérieur et/ou du ou des flux d’air intérieur par une commande manuelle ; et la commande manuelle permet de ne pas effectuer le test de la véracité des conditions de défaut de qualité de l’air extérieur et/ou de l’air intérieur respectivement tout en indiquant, par défaut, la ou les conditions comme étant remplies.
Selon un troisième aspect, l’invention a pour objet un véhicule automobile équipé avec un système de climatisation de l’habitacle remarquable en ce qu’il comprend un dispositif de filtration selon le premier aspect, ou un système de climatisation selon le deuxième aspect. De préférence, le véhicule comprend un habitacle et un compartiment moteur et est configuré pour que la chambre d’admission d’air du dispositif de filtration soit disposée dans le compartiment moteur.
Selon un quatrième aspect, l’invention a pour objet un procédé d’optimisation de l’utilisation du ou des filtres mobiles d’un dispositif de filtration selon le premier aspect, le procédé comprenant un test de la pertinence de la mise en œuvre d’une opération de filtration de l’air en vérifiant de manière simultanée ou successive la véracité d’une condition de défaut de qualité de l’air extérieur et d’une condition de défaut de qualité de l’air intérieur, le test comprenant la détermination du taux de particules d’un diamètre inférieur à 2,5 µm en suspension dans l’air extérieur ou dans l’air intérieur respectivement, les conditions étant remplies si les taux déterminés sont supérieur ou égal à des valeurs seuil prédéterminées (S1, S2); la valeur seuil prédéterminée (S1) pour la condition de défaut de qualité de l’air intérieur pouvant être la même ou différente de la valeur seuil prédéterminée (S2) pour la condition de défaut de qualité de l’air extérieur ; le procédé comprenant en outre la commande du placement du ou des filtres mobiles du dispositif de filtration :
en position de filtration du ou des flux d’air extérieur et du ou des flux d’air intérieur lorsque les deux conditions de défaut de qualité de l’air extérieur et intérieur sont remplies ; ou
en position de filtration du ou des flux d’air extérieur uniquement lorsque seule la condition de défaut de qualité de l’air extérieur est remplie ; ou
en position de filtration du ou des flux d’air intérieur uniquement lorsque seule la condition de défaut de qualité de l’air intérieur est remplie ; ou
en position hors service lorsqu’aucune des conditions de défaut de qualité de l’air extérieur et intérieur est remplie.
De préférence, le procédé d’optimisation de l’utilisation du ou des filtres mobiles d’un dispositif de filtration selon le premier aspect est le procédé mis en œuvre par le système selon le deuxième aspect.
L’invention sera bien comprise et d’autres aspects et avantages apparaîtront clairement à la lecture de la description qui suit, donnée à titre d’exemple en référence aux planches de dessins annexées sur lesquelles :
la est une vue schématique en coupe d’un système de climatisation selon un mode de réalisation de l’invention dans une position de filtration du dispositif de filtration ;
la est une vue similaire à la dans une autre position de filtration du dispositif de filtration ;
la est une vue similaire à la dans une autre position de filtration du dispositif de filtration ;
la est une vue similaire à la dans une autre position de filtration du dispositif de filtration ;
la est un diagramme fonctionnel d’un mode de fonctionnement du procédé selon un mode de réalisation de l’invention ;
la est un diagramme fonctionnel d’un autre mode de fonctionnement du procédé selon un mode de réalisation de l’invention ;
la est un diagramme fonctionnel du mode de fonctionnement similaire à la selon un autre mode de réalisation de l’invention ;
la est un diagramme fonctionnel du mode de fonctionnement similaire à la selon un autre mode de réalisation de l’invention.
Dans la suite de la description, le terme « comprendre » est synonyme de « inclure » et n’est pas limitatif en ce qu’il autorise la présence d’autres éléments dans le dispositif ou le procédé auquel il fait référence. Il est entendu que le terme « comprendre » inclut les termes « consister en ».
De même, les termes « inférieur », « supérieur », « haut » et « bas » s’entendront selon leur définition usuelle, dans laquelle les termes « inférieur » et « bas » indiquent une proximité avec le sol plus importante selon la direction verticale que respectivement les termes « supérieur » et « haut ».
Un véhicule automobile comprend un système de climatisation 10 comme montré à la pour réguler la température de son habitacle 12. Le système de climatisation peut être agencé dans l’habitacle 12 ou dans le compartiment moteur 14, et peut en outre comprendre plusieurs parties qui sont agencées ensemble ou séparément. Le système de climatisation 10 peut par exemple comprendre des parties séparées avec un évaporateur, des volets de distribution, un organe de chauffage ou de refroidissement, etc. Dans l’exemple montré à la , le système de climatisation comprend un dispositif de chauffage, ventilation, et climatisation 16 (CVC), et un dispositif de filtration 18 configuré pour filtrer au moins un flux d’air. Par exemple, le dispositif de filtration 18 peut être principalement compris dans le compartiment moteur 14, alors que le dispositif de chauffage, ventilation, et climatisation 16 est principalement compris dans l’habitacle 12.
Le dispositif de filtration 18 comprend une chambre d’admission d’air 20 avec une ouverture de sortie d’air 22 en communication fluidique avec une conduite qui rejoint le dispositif de chauffage, ventilation, et climatisation 16.
Le dispositif de filtration 18 comprend en outre au moins une entrée d’un flux d’air intérieur 24 en provenance de l’habitacle, et au moins une entrée d’un flux d’air extérieur 26 en provenance de l’extérieur du véhicule. La direction des flux d’air est notée par des flèches sur les figures 1 à 4.
La chambre d’admission d’air 20 comprend en outre au moins un filtre mobile 28, et des moyens de déplacement, non montrés, du ou des filtres mobiles 28 configurés pour placer le ou au moins un des filtres mobiles 28 soit dans une position hors-service dans laquelle aucun des flux d’air intérieur et extérieur n’est filtré, soit dans des positions de service permettant la filtration du ou des flux d’air extérieur et/ou du ou des flux d’air intérieur. Dans l’exemple des figures 1 à 4, un seul filtre mobile 28 est représenté. L’homme du métier pourra adapter les caractéristiques décrites à plusieurs filtres mobiles.
La forme du filtre mobile 28 est préférentiellement adaptée à la forme de la chambre d’admission d’air 20 ou à l’interception d’un flux d’air. Par exemple, le ou les filtres mobiles 28 montrent chacun une forme de segment annulaire ou de segment tubulaire ou de segment cylindrique plein dont la face externe définit un arc de cercle, comme montré aux figures 1 à 4. Le ou les filtres mobiles 28 peuvent montrer en outre un axe de rotation X selon leur hauteur, et les moyens de déplacement du ou des filtres mobiles sont configurés pour déplacer le ou les filtres en rotation autour de leur axe de rotation. Le ou les filtres mobiles 28 peuvent montrer une face externe qui définit un arc de cercle couvrant un angle compris entre 120° et 270° ; de préférence, un angle compris entre 150° et 240° ; de préférence encore, un angle de 180°, i.e. de forme semi-cylindrique, ou semi-tubulaire, ou semi-annulaire.
La chambre d’admission d’air 20 est un espace dans lequel des flux d’air se mélangent et/ou sont redirigés vers le dispositif CVC 16. La forme de la chambre d’admission d’air peut être quelconque. Par exemple, comme montré aux figures 1 à 4, la chambre d’admission d’air 20 peut être une chambre cylindrique dans laquelle les entrées des flux d’air intérieur et extérieur (24, 26) sont agencées radialement et dont l’axe se confond avec l’axe X de rotation du ou des filtres mobiles 28.
Dans les positions de filtration, le filtre mobile 28 est agencé de manière à intercepter entièrement le flux d’air qui est filtré. L’agencement du filtre mobile 28 peut être choisi en fonction de la forme de la chambre d’admission d’air. Par exemple, en position de filtration, le filtre mobile peut être agencé contre les ouvertures d’entrée d’air ou proche de celles-ci. Le filtre mobile 28 peut être associé en outre à un joint 30 pour assurer l’étanchéité du contact entre le filtre mobile et une paroi de la chambre d’admission d’air 20 et éviter une fuite du flux d’air traversant le filtre par les bords de ce dernier.
De préférence, le filtre mobile est un filtre plissé. L’emploi de filtres plissés permet d’augmenter la surface de filtration et donc de réduire la perte de charge.
Le filtre mobile 28 peut être un filtre permettant de stopper les particules polluantes en suspension dans l’air, comme par exemple des particules de diamètre supérieur à 1 µm ; de préférence permettant de stopper des particules fines, i.e. des particules de diamètre inférieur à 2,5 µm. Par exemple, le filtre mécanique peut être configuré pour stopper les particules montrant un diamètre compris entre 1 µm et 2,5 µm. Par exemple le filtre mobile 28 peut être un filtre à haute efficacité (EPA) ou encore un filtre à très haute efficacité (HEPA) selon la norme EN1822-1 (Janvier 2010). Le filtre mobile 28 peut aussi comprendre une combinaison de filtres agencés dans le sens du flux d’air.
Comme ces types de filtres peuvent être facilement encrassés par des poussières ou des grosses particules, par exemple de diamètre supérieur à 2,5 µm. L’ouverture du flux d’entrée d’air 26 extérieur peut comprendre un préfiltre 32 formé par un filtre à particules solides, dit filtre à poussière, de manière à protéger le filtre mobile 28 de la chambre d’admission d’air 20 de l’encrassement.
Le dispositif de filtration 18 peut comprendre en outre un au moins un volet mobile 34, entre des positions de fermeture de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air intérieur 24 et/ou de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air extérieur 26; et des positions d’ouverture totale ou partielle de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air intérieur 24 et/ou de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air extérieur 26.
Le volet mobile 34 peut être un volet de type clapet ou tout type de volet qui permet une fermeture étanche de l’ouverture d’entrée d’air. La forme du volet mobile 34 est adaptée à la forme de la chambre d’admission d’air 20.
Dans l’exemple de la , la chambre d’admission d’air 20 est une chambre cylindrique. Le volet mobile 34 peuvent montrer des formes de segment de cylindre ou de segment de tube ou de segment d’anneau qui sont mobiles en rotation autour de l’axe du cylindre de la chambre d’admission d’air 20.
Comme montré aux figures 1 à 4, le volet mobile 34 peut montrer une forme en segment de cylindre ou en segment de tube ou en segment d’anneau, mobile en rotation autour de l’axe du cylindre de la chambre d’admission d’air. Par exemple, le volet mobile 34 définit un arc de cercle couvrant un angle compris entre 120° et 270° ; de préférence, un angle compris entre 150° et 240° ; de préférence encore, un angle de 180°, i.e. de forme semi-cylindrique, ou semi-tubulaire, ou semi-annulaire.
Les moyens de déplacement peuvent comprendre un ou plusieurs moteurs, non montrés, par exemple des moteurs électriques ou tout autre type de moteur approprié. Par exemple, les moyens de déplacement comprennent un moteur électrique associé au filtre mobile 28, et un moteur électrique associé au volet mobile 34. Les moyens de déplacement peuvent aussi comprendre un moteur électrique unique associé à un mécanisme d’embrayage configuré pour entrainer sélectivement en rotation le volet mobile 34 et le filtre mobile 28.
Le système de climatisation 10 est configuré pour mettre en œuvre un procédé d’optimisation de l’utilisation du ou des filtres mobiles 28 comprenant, lorsque le véhicule a démarré, le test de la pertinence de la mise en œuvre d’une opération de filtration de l’air 36, montré à la en vérifiant de manière simultanée ou successive la véracité d’une condition de défaut de qualité de l’air extérieur 38 et d’une condition de défaut de qualité de l’air intérieur 40, le test comprenant la détermination du taux de particules d’un diamètre inférieur à 2,5 µm en suspension dans l’air extérieur ou dans l’air intérieur respectivement, les conditions étant remplies si les taux déterminés sont supérieur ou égal à des valeurs seuil prédéterminées (S1, S2).
La valeur seuil prédéterminée (S1) pour la condition de défaut de qualité de l’air intérieur peut être la même ou différente de la valeur seuil prédéterminée (S2) pour la condition de défaut de qualité de l’air extérieur.
Les seuils prédéterminés peuvent être définis selon la nomenclature utilisée pour l’indice de qualité de l’air (IQA) en Europe. Par exemple cet indice considère que la qualité de l’air est mauvaise pour un taux PM2.5 de particules fines (de diamètre inférieur à 2,5 µm) moyens entre 56 et 110 µg/m3 en 1h. Un seuil (S2) entre 56 et 110 µg/m3, comme par exemple de 56 µg/m3 peut être utilisé pour mesurer la qualité de l’air extérieur. Pour la qualité de l’air intérieur, on peut utiliser un seuil (S1) qui peut être le même que le seuil (S2) de l’air extérieur entre 56 et 110 µg/m3, ou seuil plus bas comme par exemple une valeur entre 31 et 55 µg/m3.
Le procédé comprend en outre la commande du placement du ou des filtres mobiles 28 du dispositif de filtration 18 dans au moins les quatre positions de filtration suivantes montrées aux figures 1 à 4 :
Placement en position de filtration du ou des flux d’air extérieur et du ou des flux d’air intérieur 42, comme montré à la , lorsque les deux conditions de défaut de qualité de l’air extérieur et intérieur sont remplies. Dans cette position, tous les flux d’air entrant dans le dispositif de filtration sont forcés à traverser le filtre mobile avant d’atteindre l’ouverture de sortie d’air 22.
Placement en position de filtration du ou des flux d’air extérieur uniquement 44, comme montré à la , lorsque seule la condition de défaut de qualité de l’air extérieur est remplie. Le ou les filtres mobiles 28 sont alors tournés de manière à ne pas recouvrir l’ouverture d’entrée du flux d’air intérieur 24.
Placement en position de filtration du ou des flux d’air intérieur uniquement 46, comme montré à la , lorsque seule la condition de défaut de qualité de l’air intérieur est remplie, avec le ou les filtres mobiles 28 tournés de manière à ne pas recouvrir l’ouverture d’entrée d’air extérieur 26.
Placement en position hors service 48, comme montré à la , lorsqu’aucune des conditions de défaut de qualité de l’air extérieur et intérieur est remplie. Les flux d’air intérieur et extérieur ne sont alors pas filtrés par le filtre mobile et s’écoulent dans l’ouverture de sortie d’air 22.
Les moyens de déplacement peuvent être contrôlés par un module de contrôle, non montré, qui peut comprendre un microprocesseur permettant de définir un mode de fonctionnement du dispositif de filtration. Le module de contrôle peut permettre de déterminer le taux de particules d’un diamètre inférieur à 2,5 µm présent dans l’air extérieur et/ou intérieur.
Le dispositif de filtration 18 peut comprendre en outre au moins un capteur de qualité de l’air intérieur et/ou extérieur, non montré, connecté au module de contrôle. Le capteur de qualité de l’air permet de mesurer la quantité de particules fines dans l’air et de transmettre l’information au module de contrôle. De tels capteur sont connus de l’homme du métier et disponibles commercialement. Il s’agit par exemple de capteurs à diffusion optique de la lumière à 90˚.
Le procédé d’optimisation de l’utilisation du ou des filtres mobiles 28 peut comprendre en outre un mode de préconditionnement 50, dont le logigramme est montré à la .
En mode de préconditionnement 50, le véhicule n’a pas démarré. Le mode de préconditionnement 50 peut être déclenché lorsque le véhicule est garé et est de préférence déclenché à distance. Par exemple, il est déclenché à partir d’un émetteur compris dans la clé du véhicule ou par une connexion sans fil entre le véhicule, et un appareil de type tablette ou un téléphone mobile multifonctions de type « smartphone ». L’utilisateur peut alors installer une application fournie par le constructeur du véhicule pour contrôler le système de climatisation.
Le mode préconditionnement 50 comprend le test de la pertinence de la mise en œuvre d’une entrée d’air en provenance de l’intérieur en vérifiant la véracité de la condition de défaut de qualité de l’air intérieur 40. Ce test consiste à déterminer à l’aide du module de contrôle si le taux de particules fines en suspension dans l’air intérieur, est supérieur au seuil (S1) prédéterminé.
Lorsque la condition de défaut de qualité de l’air intérieur est remplie , la véracité de la condition de défaut de qualité de l’air extérieur est testée, en déterminant à l’aide du module de contrôle si le taux de particules fines en suspension dans l’air extérieur, est supérieur à un seuil (S2) prédéterminé.
Puis le procédé comprend les étapes de commander à la fois l’entrée d’au moins un flux d’air extérieur dans l’habitacle 12 et le placement du ou des filtres mobiles 28 du dispositif de filtration 18: en position de filtration du ou des flux d’air extérieur uniquement 44 lorsque la condition de défaut de qualité de l’air extérieur est remplie; ou en position hors service 48 lorsque la condition de défaut de qualité de l’air extérieur n’est pas remplie.
Dans un test de véhicule démarré 51, le système peut être en outre configuré pour répéter le test de la pertinence de la mise en œuvre d’une entrée d’air en provenance de l’intérieur en vérifiant la véracité de la condition de défaut de qualité de l’air intérieur 40 selon une fréquence prédéterminée jusqu’à ce que le véhicule soit démarré.
Le système de climatisation 10 peut comprendre en outre des moyens de régulation de la température de l’air dans l’habitacle en fonction d’une température de consigne, comme par exemple dans le dispositif CVC 16.
Comme montré aux figures 5 et 7, le système de climatisation peut alors être configuré pour effectuer préalablement au test de la pertinence de la mise en œuvre d’une opération de filtration de l’air 36, un test d’une condition de température de l’air dans l’habitacle 52. La condition de température n’étant pas remplie lorsque la température de l’air déterminée dans l’habitacle est différente d’une température de consigne prédéfinie.
Lorsque le système de climatisation doit modifier la température de l’air entrant pour atteindre une température de consigne de manière rapide, le flux d’air est entrainé rapidement avec un débit supérieur à 250 m3/h, comme par exemple un débit de 500 m3/h, et on désire limiter les pertes de charge.
La température de consigne est définie à partir d’une commande de l’utilisateur, ou automatiquement comme par exemple pour une commande de dégivrage. La température de consigne utilisée dans le procédé peut être définie comme une plage de température. Par exemple la température de consigne correspond à une plage de + ou - 5 °C autour de la température demandée par l’utilisateur ; de préférence à une plage de + ou - 2 °C autour de la température demandée
En fonction du résultat du test d’une condition de température de l’air dans l’habitacle 52: si la condition de température n’est pas remplie, commander le placement du ou des filtres mobiles du dispositif de filtration en position hors-service 48 dans laquelle aucun des flux d’air intérieur et extérieur n’est filtré; ou si la condition de température est remplie, commander un test de la pertinence de la mise en œuvre d’une opération de filtration de l’air 36.
Dans un test de véhicule éteint 53, le système peut être en outre configuré pour répéter le test de la condition de température de l’air dans l’habitacle 52 selon une fréquence prédéterminée jusqu’à ce que le véhicule soit éteint.
Le système de climatisation 10 peut être configuré par l’utilisateur pour forcer la filtration du ou des flux d’air extérieur 54 et/ou du ou des flux d’air intérieur 56 par une commande manuelle. La commande manuelle peut être effectuée à chaque fois avant un test de la véracité des conditions de défaut de qualité de l’air extérieur ou de l’air intérieur. Les procédés comprenant ces étapes sont montrés aux figures 7 et 8. La commande manuelle peut être effectuée par le tableau de bord du véhicule ou par un autre moyen comme par exemple à partir d’un appareil connecté sans fil au véhicule. La commande manuelle permet de ne pas effectuer le test de la véracité des conditions de défaut de qualité de l’air extérieur et/ou de l’air intérieur respectivement tout en indiquant, par défaut, la ou les conditions comme étant remplies.

Claims (10)

  1. Dispositif de filtration (18) d’air d’un véhicule automobile comprenant un habitacle (12), le dispositif étant configuré pour filtrer au moins un flux d’air ; le dispositif comprenant une chambre d’admission d’air (20) avec au moins une sortie d’air (22), au moins une entrée d’un flux d’air intérieur (24) en provenance de l’habitacle, et au moins une entrée d’un flux d’air extérieur (26) en provenance de l’extérieur du véhicule ; le dispositif est caractérisé en ce que la chambre d’admission d’air (20) comprend en outre au moins un filtre mobile (28) et en ce que le dispositif comprend des moyens de déplacement du ou des filtres mobiles (28) configurés pour placer le ou au moins un des filtres mobiles (28) soit dans une position hors-service dans laquelle aucun des flux d’air intérieur et extérieur n’est filtré, soit dans une des positions de service dans laquelle au moins un flux d’air est filtré; et en ce que les positions de service comprennent au moins une position de filtration du ou des flux d’air extérieur, au moins une position de filtration du ou des flux d’air intérieur et au moins une position de de filtration des flux d’air extérieur et intérieur.
  2. Dispositif de filtration (18) selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ou les filtres mobiles (28) montrent chacun une forme de segment tubulaire ou de segment cylindrique plein dont la face externe définit un arc de cercle ; le ou les filtres mobiles (28) montrant en outre un axe (X) de rotation selon leur hauteur ; et en ce que les moyens de déplacement du ou des filtres mobiles (28) sont configurés pour déplacer le ou les filtres en rotation autour de leur axe (X) de rotation ; de préférence la chambre d’admission d’air (20) est une chambre cylindrique dans laquelle les entrées des flux d’air intérieur et extérieur (24, 26) sont agencées radialement et dont l’axe se confond avec l’axe (X) de rotation du ou des filtres mobiles (28).
  3. Dispositif de filtration (18) selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’il comprend en outre au moins un volet mobile (34) entre des positions de fermeture de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air intérieur (24) et/ou de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air extérieur (26); et des positions d’ouverture totale ou partielle de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air intérieur (24) et/ou de la ou d’au moins une entrée d’un flux d’air extérieur (26); de préférence, au moins un volet mobile (34) est disposé dans la chambre d’admission d’air (20) et/ou au moins un volet mobile (34) est placé en amont du ou des filtres mobiles (28) par rapport au flux d’air intérieur et extérieur.
  4. Dispositif de filtration (18) selon l’une quelconque des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’au moins un filtre mobile est un filtre mobile de type filtre à air à haute efficacité (EPA) ou de type filtre à air à très haute efficacité (HEPA) tels que définis selon la norme NF EN 1822-1 (Janvier 2010).
  5. Système de climatisation (10) d’un véhicule automobile comprenant un dispositif de filtration (18); le système de climatisation (10) est caractérisé en ce que le dispositif de filtration (18) est selon l’une quelconque des revendications 1 à 4, et en ce qu’il est configuré pour mettre en œuvre un procédé d’optimisation de l’utilisation du ou des filtres mobiles (28) comprenant, lorsque le véhicule a démarré, le test de la pertinence de la mise en œuvre d’une opération de filtration de l’air (36) en vérifiant de manière simultanée ou successive la véracité d’une condition de défaut de qualité de l’air extérieur (38) et d’une condition de défaut de qualité de l’air intérieur (40), le test comprenant la détermination du taux de particules d’un diamètre inférieur à 2,5 µm en suspension dans l’air extérieur ou dans l’air intérieur respectivement, les conditions étant remplies si les taux déterminés sont supérieur ou égal à des valeurs seuil prédéterminées (S1, S2); la valeur seuil prédéterminée (S1) pour la condition de défaut de qualité de l’air intérieur pouvant être la même ou différente de la valeur seuil prédéterminée (S2) pour la condition de défaut de qualité de l’air extérieur ; le procédé comprenant en outre la commande du placement du ou des filtres mobiles (28) du dispositif de filtration (18): en position de filtration du ou des flux d’air extérieur et du ou des flux d’air intérieur (42) lorsque les deux conditions de défaut de qualité de l’air extérieur et intérieur sont remplies ; ou en position de filtration du ou des flux d’air extérieur uniquement (44) lorsque seule la condition de défaut de qualité de l’air extérieur est remplie ; ou en position de filtration du ou des flux d’air intérieur uniquement (46) lorsque seule la condition de défaut de qualité de l’air intérieur est remplie ; ou en position hors service (48) lorsqu’aucune des conditions de défaut de qualité de l’air extérieur et intérieur est remplie.
  6. Système de climatisation (10) selon la revendication 5 caractérisé en ce que le procédé d’optimisation de l’utilisation du ou des filtres mobiles (28) comprend en outre un mode de préconditionnement (50) dans lequel le véhicule n’a pas démarré, le mode préconditionnement (50) comprenant le test de la pertinence de la mise en œuvre d’une entrée d’air en provenance de l’intérieur en vérifiant la véracité de la condition de défaut de qualité de l’air intérieur (40); et lorsque la condition de défaut de qualité de l’air intérieur est remplie , tester la véracité de la condition de défaut de qualité de l’air extérieur (38); et commander à la fois l’entrée d’au moins un flux d’air extérieur dans l’habitacle et le placement du ou des filtres mobiles du dispositif de filtration : en position de filtration du ou des flux d’air extérieur uniquement (44) lorsque la condition de défaut de qualité de l’air extérieur est remplie ; ou en position hors service (48) lorsque la condition de défaut de qualité de l’air extérieur n’est pas remplie.
  7. Système de climatisation (10) selon l’une des revendications 5 ou 6, comprenant en outre des moyens de régulation de la température de l’air dans l’habitacle en fonction d’une température de consigne ; le système de climatisation (10) étant configuré pour effectuer préalablement au test de la pertinence de la mise en œuvre d’une opération de filtration de l’air (36), un test d’une condition de température de l’air dans l’habitacle (52) ; la condition de température n’étant pas remplie lorsque la température de l’air déterminée dans l’habitacle est différente d’une température de consigne prédéfinie; et en fonction du résultat du test : si la condition de température n’est pas remplie, commander le placement du ou des filtres mobiles du dispositif de filtration en position hors-service (48) dans laquelle aucun des flux d’air intérieur et extérieur n’est filtré ; ou si la condition de température est remplie, commander un test de la pertinence de la mise en œuvre d’une opération de filtration de l’air (36).
  8. Système de climatisation (10) selon la revendication 6 ou 7 caractérisé en ce qu’il peut être configuré par l’utilisateur pour forcer la filtration du ou des flux d’air extérieur (54) et/ou du ou des flux d’air intérieur (56) par une commande manuelle ; et en ce que la commande manuelle permet de ne pas effectuer le test de la véracité des conditions de défaut de qualité de l’air extérieur (38) et/ou de l’air intérieur (40) respectivement tout en indiquant, par défaut, la ou les conditions comme étant remplies.
  9. Véhicule automobile équipé avec un système de climatisation de l’habitacle caractérisé en ce qu’il comprend un dispositif de filtration (18) selon l’une quelconque des revendications précédentes 1 à 4 ou un système de climatisation (10) selon l’une quelconque des revendications 5 à 8; de préférence, le véhicule comprend un habitacle (12) et un compartiment moteur (14) et est configuré pour que la chambre d’admission d’air (20) du dispositif de filtration (18) soit disposée dans le compartiment moteur (14).
  10. Procédé d’optimisation de l’utilisation du ou des filtres mobiles d’un dispositif de filtration (18) selon l’une des revendications 1 à 4, le procédé comprenant un test de la pertinence de la mise en œuvre d’une opération de filtration de l’air (36) en vérifiant de manière simultanée ou successive la véracité d’une condition de défaut de qualité de l’air extérieur (38) et d’une condition de défaut de qualité de l’air intérieur (40), le test comprenant la détermination du taux de particules d’un diamètre inférieur à 2,5 µm en suspension dans l’air extérieur ou dans l’air intérieur respectivement, les conditions étant remplies si les taux déterminés sont supérieur ou égal à des valeurs seuil prédéterminées (S1, S2); la valeur seuil prédéterminée (S1) pour la condition de défaut de qualité de l’air intérieur pouvant être la même ou différente de la valeur seuil prédéterminée (S2) pour la condition de défaut de qualité de l’air extérieur ; le procédé comprenant en outre la commande du placement du ou des filtres mobiles du dispositif de filtration : en position de filtration du ou des flux d’air extérieur et du ou des flux d’air intérieur (42) lorsque les deux conditions de défaut de qualité de l’air extérieur et intérieur sont remplies ; ou en position de filtration du ou des flux d’air extérieur uniquement (44) lorsque seule la condition de défaut de qualité de l’air extérieur est remplie ; ou en position de filtration du ou des flux d’air intérieur uniquement (46) lorsque seule la condition de défaut de qualité de l’air intérieur est remplie ; ou en position hors service (48) lorsqu’aucune des conditions de défaut de qualité de l’air extérieur et intérieur est remplie.
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