L'invention concerne les dispositifs qui sont destinés à contrôler la qualité de l'air alimentant une enceinte.

Comme le sait l'homme de l'art, dans certains domaines, comme par exemple celui des véhicules, généralement de type automobile, on utilise un dispositif de contrôle (ou surveillance) pour contrôler la qualité de l'air dans une enceinte (comme par exemple un habitacle). Ce dispositif de contrôle comprend des moyens de mesure chargés d'effectuer des mesures représentatives des concentrations d'au moins deux espèces chimiques (généralement des polluants sous forme gazeuse ou solide (particules)) dans l'air qui doit alimenter cet habitacle. Lorsque l'on veut déterminer la concentration de gaz polluants, on peut utiliser au moins un capteur présentant un ou plusieurs éléments résistifs en technologie MOX (« Métal Oxyde semi-conducteur »), chaque élément résistif ayant une résistance variant en fonction de la concentration d'un unique gaz inodore, comme par exemple le dioxyde d'azote (ou NO ₂ ) ou le monoxyde de carbone (ou CO), ou odorant, comme par exemple un gaz carboné de type C _x H _y . Lorsque l'on veut déterminer la concentration de particules présentant des diamètres supérieurs à un seuil ou compris dans un intervalle prédéfini, on peut utiliser un module laser chargé d'éclairer l'air à analyser et d'effectuer un comptage optique.

Lorsque les moyens de mesure détectent que la concentration d'une espèce chimique est supérieure à un seuil, ils avertissent des moyens de contrôle du dispositif de contrôle qui interdisent l'alimentation de l'habitacle en air extérieur (et donc seul de l'air recirculé (c'est-à-dire issu de l'habitacle) alimente ce dernier), sauf pendant de très courtes périodes destinées à régénérer l'air intérieur en oxygène.

Ce fonctionnement « binaire » ne s'avère pas optimal dans la mesure où l'alimentation de l'habitacle avec de l'air exclusivement recirculé n'est que rarement optimale pour maintenir simultanément en dessous de leurs seuils respectifs les concentrations de la majorité des espèces chimiques. En outre cette alimentation en air quasiment exclusivement recirculé n'est pas très saine, notamment du fait qu'elle induit une augmentation rapide de la concentration de C0 ₂ .

L'invention a donc notamment pour but d'améliorer la situation.

Elle propose notamment à cet effet un dispositif destiné à contrôler la qualité de l'air alimentant une enceinte qui est associée à des premier et deuxième conduits alimentés respectivement en air extérieur et en air recirculé, à un troisième conduit alimenté en air par les premier et deuxième conduits et propre à alimenter en air l'habitacle, et à des moyens d'accès agencés pour contrôler l'accès des airs extérieur et recirculé au troisième conduit en fonction d'une consigne de répartition.

Ce dispositif se caractérise par le fait qu'il comprend :

- des moyens de mesure propres à mesurer la concentration d'au moins deux espèces chimiques présentes dans l'air contenu dans le troisième conduit, et

- des moyens de contrôle agencés pour délivrer successivement N consignes de répartition différentes, avec N > 2, pour ordonner la réalisation de mesures de concentrations par les moyens de mesure pour chacune de ces consignes de répartition, et pour déduire de ces mesures de concentrations une consigne de répartition optimale propre à induire une alimentation du troisième conduit en air ayant une qualité optimale.

Ainsi, on peut réaliser un véritable contrôle de la qualité de l'air par adaptation de la répartition d'air en fonction des conditions de pollution en cours, et non pas un contrôle binaire.

Le dispositif de contrôle selon l'invention peut comporter d'autres caractéristiques qui peuvent être prises séparément ou en combinaison, et notamment :

- dans un premier mode de réalisation, ses moyens de contrôle peuvent être agencés pour déduire des mesures de concentrations une consigne de répartition optimale pour les moyens d'accès qui est propre à induire une alimentation du troisième conduit en air ayant une qualité optimale correspondant à une majorité de concentrations des espèces chimiques inférieures respectivement à des seuils associés ;

- dans un second mode de réalisation, ses moyens de contrôle peuvent être agencés pour déduire des mesures de concentrations une consigne de répartition optimale pour les moyens d'accès qui est propre à induire une alimentation du troisième conduit en air ayant une qualité optimale correspondant à des concentrations des espèces chimiques toutes inférieures respectivement à des seuils associés ;

- ses moyens de contrôle peuvent être agencés pour estimer une qualité de l'air recirculé induite par une autre consigne de répartition déterminée par un calculateur d'une installation de chauffage et/ou climatisation associée à l'enceinte, à partir des mesures de concentrations, et pour déterminer une valeur représentative d'un écart entre cette qualité estimée et la qualité optimale ;

- ses moyens de contrôle peuvent être agencés pour estimer une évolution temporelle de la qualité de l'air recirculé par rapport à la qualité de l'air extérieur en présence de moyens de filtration placés en aval du troisième conduit, à partir des mesures de concentrations, et pour estimer une valeur d'un paramètre d'efficacité de filtration en fonction de cette évolution temporelle estimée ;

- ses moyens de mesure peuvent être propres à mesurer les concentrations respectives d'au moins deux espèces chimiques choisies parmi au moins CO, 0 ₃ , S0 ₂ , N0 ₂ , 0 ₂ , C0 ₂ , PM10 et PM2,5 ;

- ses moyens de contrôle peuvent être propres à déclencher le fonctionnement d'un pulseur pour qu'il aspire dans le troisième conduit l'air extérieur et l'air recirculé pendant les mesures de concentrations.

L'invention propose également un véhicule, éventuellement de type automobile, et comprenant, d'une première part, au moins une enceinte définissant un habitacle, d'une deuxième part, une installation de chauffage et/ou climatisation comportant des premier et deuxième conduits alimentés respectivement en air extérieur et en air recirculé, un troisième conduit alimenté en air par les premier et deuxième conduits et propre à alimenter en air l'habitacle, et des moyens d'accès agencés pour contrôler l'accès des airs extérieur et recirculé au troisième conduit en fonction d'une consigne de répartition, et, d'une troisième part, un dispositif de contrôle du type de celui présenté ci-avant.

D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront à l'examen de la description détaillée ci-après, et des dessins annexés, sur lesquels :

- la figure 1 illustre schématiquement et fonctionnellement une partie d'une installation de chauffage et/ou climatisation à laquelle est associé un exemple de réalisation d'un dispositif de contrôle de la qualité de l'air selon l'invention, et

- les figures 2A à 2C illustrent schématiquement et respectivement, au sein de trois diagrammes, des courbes d'évolution de mesures de concentration de trois espèces chimiques différentes en fonction de positions de volets définies par des consignes de répartition déterminées par un dispositif de contrôle selon l'invention.

L'invention a notamment pour but de proposer un dispositif de contrôle DC destiné à contrôler la qualité de l'air alimentant au moins une enceinte.

Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que l'enceinte est un habitacle d'un véhicule, éventuellement de type automobile (comme par exemple une voiture). Mais l'invention n'est pas limitée à cette application. Elle concerne en effet tout système, installation ou bâtiment comportant au moins une enceinte alimentée en air de façon contrôlée et dans laquelle la qualité de l'air doit être surveillée. Par conséquent, elle concerne notamment les véhicules (terrestres, maritimes (ou fluviaux) et aériens), les installations (éventuellement de type industriel), les maisons et les immeubles (notamment les salles de spectacle).

On a schématiquement et fonctionnellement représenté sur la figure 1 des premier C1 et deuxième C2 conduits connectés à un troisième conduit C3 dont l'accès est contrôlé par des moyens d'accès MA1 et MA2, ainsi qu'un dispositif de contrôle de la qualité de l'air DC selon l'invention. Le premier conduit C1 est destiné à être alimenté en air extérieur (flèche F1 ). Le deuxième conduit C2 est destiné à être alimenté en air recirculé issu d'une enceinte (ici un habitacle de véhicule, à titre d'exemple non limitatif) (flèche F2). Le troisième conduit C3 est alimenté en air par les premier C1 et deuxième C2 conduits et propre à alimenter en air l'enceinte (flèche F3). Les moyens d'accès MA1 et MA2 sont agencés pour contrôler l'accès de l'air extérieur et de l'air recirculé au troisième conduit C3 en fonction d'une consigne de répartition.

Dans ce qui suit, on considère, à titre d'exemple non limitatif, que les premier C1 , deuxième C2 et troisième C3 conduits et les moyens d'accès MA1 et MA2 font partie d'une installation de chauffage et/ou climatisation d'un véhicule comportant l'enceinte (qui définit alors un habitacle). Mais cela n'est pas obligatoire. En effet, les premier C1 , deuxième C2 et troisième C3 conduits et/ou les moyens d'accès MA1 et MA2 pourraient éventuellement faire partie du dispositif de contrôle DC.

Par ailleurs, on notera que dans l'exemple illustré non limitativement sur la figure 1 les moyens d'accès MA1 et MA2 comprennent des premier V1 et second V2 volets installés respectivement dans les premier C1 et deuxième C2 conduits et dont les positions respectives sont fixées par des premier ME1 et second ME2 moteurs électriques en fonction de consignes de répartition. Mais dans une première variante les moyens d'accès MA1 et MA2 pourraient comprendre des première et seconde électrovannes installées respectivement dans les premier C1 et deuxième C2 conduits. Dans une seconde variante les moyens d'accès MA1 et MA2 pourraient comprendre un unique volet installé à l'entrée du troisième conduit C3 et dont la position est fixée par un unique moteur électrique en fonction d'une consigne de répartition.

L'installation de chauffage et/ou climatisation comprend un calculateur CA qui est chargé de déterminer des consignes de répartition pour les moyens d'accès MA1 et MA2 (et plus précisément ici pour leurs premier ME1 et second ME2 moteurs électriques), en fonction de paramètres aérothermiques intérieurs et extérieurs et de choix de fonctionnement effectués par un usager du véhicule. Chaque consigne de répartition est destinée à définir le pourcentage d'air extérieur et le pourcentage d'air recirculé qui doivent constituer l'air présent dans le troisième conduit C3.

On comprendra qu'en présence de deux volets MA1 et MA2, chaque consigne de répartition comprend une première partie définissant la position du premier volet MA1 et une seconde partie définissant la position du second volet MA2. Mais en présence d'un unique volet chaque consigne de répartition ne comprend qu'une unique partie définissant la position de ce volet.

Comme illustré sur la figure 1 , un dispositif de contrôle (de la qualité de l'air) DC, selon l'invention, comprend au moins des moyens de mesure MM et des moyens de contrôle MC.

Les moyens de mesure MM sont agencés de manière à mesurer la concentration d'au moins deux espèces chimiques présentes dans l'air qui est contenu dans le troisième conduit C3 et donc qui est issu du premier conduit C1 et/ou du second conduit C2, selon la consigne de répartition qui est en cours d'utilisation à l'instant considéré.

On notera que dans l'exemple non limitatif illustré sur la figure 1 , les moyens de mesure MM comprennent deux capteurs d'analyse CA1 et CA2 implantés dans le troisième conduit C3. On entend ici par « capteur d'analyse » un capteur chargé d'effectuer des mesures qui sont représentatives de la concentration d'au moins une espèce chimique (sous forme gazeuse ou solide (particules)) dans l'air qui est contenu dans le troisième conduit C3.

Par exemple, un premier capteur CA1 peut comporter au moins un élément résistif en technologie MOX (« Métal Oxyde semi-conducteur ») et ayant une résistance variant en fonction de la concentration d'un unique gaz inodore, comme par exemple le dioxyde d'azote (ou NO ₂ ) ou le monoxyde de carbone (ou CO), ou odorant, comme par exemple un gaz carboné de type C _x H _y . De préférence, ce premier capteur CA1 comporte au moins deux éléments résistifs différents de manière à mesurer des premières valeurs d'au moins deux résistances représentatives des concentrations respectives d'au moins deux gaz différents. Egalement par exemple, le second capteur CA2 peut être agencé pour déterminer la concentration de particules présentant des diamètres supérieurs à un seuil ou compris dans un intervalle prédéfini. Pour ce faire, il peut, comme illustré, comprendre un module laser ML, générant un faisceau de photons chargé d'éclairer l'air dans une petite partie du troisième conduit C3 et comportant des moyens de comptage optique, ainsi qu'un piège à faisceau PF.

D'une manière générale, les moyens de mesure MM peuvent, par exemple, être propres à mesurer les concentrations respectives d'au moins deux espèces chimiques choisies parmi au moins CO, 0 ₃ , S0 ₂ , N0 ₂ , 0 ₂ , C0 ₂ , PM10 et PM2,5.

Les moyens de contrôle MC sont tout d'abord agencés pour délivrer successivement N consignes de répartition différentes, avec N > 2, et pour ordonner la réalisation de mesures de concentrations par les moyens de mesure MM pour chacune de ces consignes de répartition. Par exemple, N peut être choisi égal à trois, quatre, cinq ou six, voire plus encore.

On notera que dans l'exemple de réalisation illustré non limitativement sur la figure 1 les moyens de contrôle MC font partie du calculateur CA. Mais cela n'est pas obligatoire. En effet, ils pourraient eux- mêmes constituer un calculateur dédié au contrôle de la qualité de l'air et couplé à l'éventuel calculateur CA, directement ou indirectement, par exemple via un réseau de communication embarqué dans le véhicule (éventuellement de type multiplexé). Par conséquent, les moyens de contrôle MC peuvent être réalisés soit sous la forme d'une combinaison de modules logiciels (ou informatiques (ou encore « software »)) et de circuits électroniques (ou « hardware »), soit uniquement sous la forme de circuits électroniques (comme par exemple un circuit spécialisé programmable de type ASIC (« Application-Specific Integrated Circuit »)).

On notera également que le dispositif de contrôle DC (et notamment ses moyens de mesure MM, ses moyens de contrôle MC et ses éventuels moyens d'accès MA1 , MA2), peuvent être éventuellement réalisés dans une technologie MEMS («Micro-Electro-Mechanical System »).

Dans l'exemple illustré, c'est le calculateur CA qui se charge d'adresser aux moyens d'accès MA1 et MA2 (et plus précisément ici à leurs premier ME1 et second ME2 moteurs électriques) chacune des N consignes de répartition devant être successivement utilisées, sur ordre des moyens de contrôle MC. Par ailleurs, c'est également le calculateur CA qui se charge (ici) d'adresser aux moyens de mesure MM les N requêtes de réalisation de mesures de concentrations, de façon synchronisée avec les N consignes de répartition, sur ordre des moyens de contrôle MC.

Les moyens de contrôle MC sont également agencés pour déduire des mesures de concentrations, effectuées à leur requête par les moyens de mesure MM, une consigne de répartition optimale qui est propre à induire une alimentation du troisième conduit C3 avec de l'air ayant une qualité optimale.

Ces mesures de concentrations sont ici transmises au calculateur CA par les moyens de mesure MM, directement ou indirectement, par exemple via le réseau de communication embarqué, et le calculateur CA se charge de les communiquer aux moyens de contrôle MC.

On entend ici par « qualité optimale » la meilleure qualité d'air que l'on puisse obtenir dans le troisième conduit C3, après avoir essayé les N consignes de répartition différentes. Le choix de l'une de ces N consignes de répartition peut résulter d'un compromis basé sur l'application d'au moins une règle prédéfinie, car les concentrations des différentes espèces chimiques analysées n'évoluent pas toutes, a priori, de façon linéaire et identique, et certaines espèces chimiques peuvent être considérées comme prioritaires par rapport à d'autres (du fait, par exemple, qu'elles sont plus dangereuses pour la santé). En variante, ce choix peut découler d'une configuration définie par l'usager du véhicule via une interface homme/machine et un menu de programmation dédié. En effet, certaines espèces chimiques peuvent être prioritaires par rapport à d'autres pour un usager, par exemple en raison de problèmes de santé chroniques.

A titre d'exemple de réalisation, les moyens de contrôle MC peuvent être agencés pour déduire des mesures de concentrations une consigne de répartition optimale pour les moyens d'accès MA1 et MA2 qui est propre à induire une alimentation du troisième conduit C3 en air ayant une qualité optimale qui correspond à une majorité de concentrations des espèces chimiques inférieures respectivement à des seuils associés. Ces seuils sont de préférence prédéfinis.

Dans une première variante de réalisation, les moyens de contrôle MC peuvent être agencés pour déduire des mesures de concentrations une consigne de répartition optimale pour les moyens d'accès MA1 et MA2 qui est propre à induire une alimentation du troisième conduit C3 en air ayant une qualité optimale qui correspond à des concentrations des espèces chimiques toutes inférieures respectivement à des seuils associés. Ces seuils sont de préférence prédéfinis.

Dans une seconde variante de réalisation, les moyens de contrôle MC peuvent être agencés pour déduire des mesures de concentrations une consigne de répartition optimale pour les moyens d'accès MA1 et MA2 qui est propre à induire une alimentation du troisième conduit C3 en air ayant une qualité optimale qui correspond à une ou deux concentrations d'espèces chimiques choisies par l'usager et toutes inférieures respectivement à des seuils associés. Ces seuils sont de préférence prédéfinis, mais ils pourraient être choisis par l'usager, par exemple en fonction de sensibilité(s) connue(s) et/ou d'allergie(s) à des espèces chimiques.

On a schématiquement illustré sur les figures 2A à 2C, au sein de trois diagrammes, des exemples de courbes d'évolution de mesures de concentration Cj (j = 1 à 3) de trois espèces chimiques (j) différentes en fonction de positions p _M Ai des volets MAi (i = 1 ou 2) définies par des consignes de répartition déterminées par les moyens de contrôle MC. Il est rappelé que dans l'exemple décrit chaque consigne de répartition comprend une première partie définissant la position p _M Ai du premier volet MA1 et une seconde partie définissant la position p _M A2 du second volet MA2.

Par exemple, la première courbe C1 (en haut) représente les mesures de concentration de CO ₂ , la deuxième courbe C2 (au milieu) représente les mesures de concentration de SO ₂ , et la troisième courbe C3 (en bas) représente les mesures de concentration de composés organiques volatils. Dans chaque diagramme la référence pMA-imax désigne la position d'ouverture maximale (100%) du premier volet MA1 , la référence pMA2max désigne la position d'ouverture maximale (100%) du second volet MA2, la référence Cji _max désigne la concentration maximale de l'espèce chimique j (j = 1 à 3) lorsque le volet MAi (i = 1 ou 2) est dans sa position d'ouverture maximale pMAimax, et la référence Sj désigne la concentration maximale tolérée pour l'espèce chimique j. Par ailleurs, dans chaque diagramme le rectangle grisé correspond à la zone (position d'ouverture/concentration) qui est autorisée (« sans danger ») pour l'espèce chimique j considérée.

Comme on peut l'observer dans l'exemple illustré sur les figures 2A à 2C, les trois rectangles grisés présentent une petite zone de recouvrement commune. Par conséquent, les moyens de contrôle MC peuvent déterminer au sein de cette zone de recouvrement commune un couple pc de première et seconde positions des volets MAi et définir une consigne de répartition optimale avec ce couple pc.

On notera que pour faciliter l'arrivée de l'air extérieur et de l'air recirculé dans le troisième conduit C3, il est avantageux d'utiliser un pulseur d'aspiration PA. Par exemple, et comme illustré non limitativement sur la figure 1 , ce pulseur PA peut être installé à l'intérieur du troisième conduit C3, de préférence dans une partie aval (par rapport au sens de circulation de l'air (flèche F3)).

Ce pulseur PA peut faire partie de l'installation de chauffage et/ou climatisation, et dans ce cas sa mise en fonctionnement et son débit (lorsqu'il est variable) sont contrôlés par le calculateur CA. En variante, le pulseur PA pourrait faire partie du dispositif de contrôle DC. Mais dans un cas comme dans les autres les moyens de contrôle MC sont propres à déclencher son fonctionnement pour qu'il (PA) aspire dans le troisième conduit C3 l'air extérieur et l'air recirculé pendant les mesures de concentrations effectuées consécutivement à l'utilisation des N consignes de répartition différentes et successives. Cela permet en effet de faciliter les mesures du fait de la présence d'une plus grande quantité d'air dans le troisième conduit C3.

On notera également que les moyens de contrôle MC peuvent être éventuellement agencés pour estimer une qualité de l'air recirculé induite par une autre consigne de répartition déterminée par le calculateur CA de l'éventuelle installation de chauffage et/ou climatisation (associée à l'habitacle du véhicule), à partir des mesures de concentrations effectuées consécutivement à l'utilisation des N consignes de répartition différentes et successives. Dans ce cas, les moyens de contrôle MC sont agencés pour déterminer une valeur qui est représentative d'un écart entre cette qualité estimée et la qualité optimale résultant de la consigne de répartition optimale utilisée. Cette valeur est destinée à être affichée sur un écran (ici) du véhicule. Elle représente par exemple un pourcentage de gain en termes de réduction de polluants dans l'air présent dans l'habitacle.

Cette option est destinée à indiquer à un passager du véhicule l'efficacité du contrôle de la qualité de l'air qui est effectué par le dispositif de contrôle DC.

On notera également que les moyens de contrôle MC peuvent être éventuellement agencés pour estimer une évolution temporelle de la qualité de l'air recirculé par rapport à la qualité de l'air extérieur en présence de moyens de filtration placés en aval du troisième conduit C3, à partir des mesures de concentrations effectuées consécutivement à l'utilisation des N consignes de répartition différentes et successives. Dans ce cas, les moyens de contrôle MC sont agencés pour estimer une valeur d'un paramètre d'efficacité de filtration en fonction de cette évolution temporelle estimée.

Cette autre option est destinée à indiquer à un passager du véhicule l'efficacité de la filtration de l'air qui est effectuée.

L'invention offre plusieurs avantages, parmi lesquels :

- elle permet d'avoir des courbes d'évolution des concentrations assez fiables puisque chaque série de mesures de concentrations est effectuée dans un court laps de temps, et donc avec une même dérive des moyens de mesure, ce qui permet d'utiliser des capteurs d'analyse moins onéreux. Cela n'est pas le cas des dispositifs de contrôle de l'art antérieur puisqu'ils réagissent en fonction d'une unique mesure peu fiable du fait de la dérive qui est inconnue,

- elle évite d'avoir à utiliser des premiers moyens de mesure pour l'analyse de l'air extérieur et des seconds moyens de mesure pour l'analyse de l'air recirculé, lesquels présentent des dérives respectives inconnues et généralement différentes,

- elle permet un véritable contrôle de la qualité de l 'air par adaptation de la répartition d'air en fonction des conditions de pollution en cours, et non pas un contrôle binaire,

- elle permet de renseigner les usagers sur l'évolution (et notamment l'amélioration) de la qualité de l'air dans l'enceinte qu 'ils occupent.