Les véhicules neufs émettent une grande variété de composés organiques volatils (COV) dans l'habitacle. Ceux-ci peuvent nuire à la santé des occupants du véhicule. Afin de déterminer quels COV sont libérés dans les voitures et en quelle concentration ils le font, l'institut Fraunhofer a commandé une chambre d'essai carrossable pour des voitures complètes. Celle-ci doit permettre des tests de 46 heures avec une exposition intensive au soleil dans des conditions climatiques définies. Outre le concept global, Weiss Technik s'est notamment chargée de la construction de la chambre, de la climatisation et de l'exposition au soleil.
Solution d’essai pour la nouvelle norme automobile
Les COV tels que le benzène, le toluène et le styrène sont principalement émis dans les habitacles des véhicules par les composants en plastique et les colles. Afin d'obtenir des informations fiables sur le type et la quantité de COV émis, des tests d'émissions sont réalisés dans les véhicules conformément à la norme DIN ISO 12219-1. L'Institut Fraunhofer pour la recherche sur le bois étudie l'influence des émissions de COV sur la qualité de l'air et effectue des essais à cet effet. Afin de ne plus tester uniquement des composants individuels, mais également l'habitacle complet de voitures de tourisme de différentes tailles, l'institut a commandé la conception et la réalisation d'une nouvelle chambre d'essai. Le projet représentait un défi en matière de climatisation, car ni le guidage de l’air et la climatisation, ni les matériaux utilisés et les projecteurs de la simulation solaire ne devaient avoir d'influence sur la mesure des COV.
Essai de 46 heures avec une grande constance de température
La norme d'essai DIN ISO 12219-1 prévoit, pour la mesure des COV dans l'air de l'habitacle, un cycle de test en plusieurs étapes sur 46 heures avec différentes phases de test. Pour cela, la chambre d'essai et le véhicule sont d'abord conditionnés pendant 24 heures aux conditions standard requises, à savoir de 23 à 25 °C et avec 50 % d'humidité relative (± 10 %). Après une période de repos de 16 heures, une première mesure des COV est effectuée dans l'habitacle du véhicule en tant qu'échantillon zéro. Le véhicule est ensuite chauffé en mode parking pendant 4,5 heures par un rayonnement solaire simulé d'une puissance pouvant atteindre 6 000 watts, puis un deuxième échantillon de COV est prélevé. Pour terminer, le véhicule est démarré et un troisième échantillon d'air est prélevé au bout de 30 minutes, le moteur tournant et la climatisation ou la ventilation étant activée. Les échantillons sont collectés via des tubes à essai spéciaux placés à hauteur de la tête du conducteur, puis analysés dans un chromatographe en phase gazeuse. Ce dernier permet de déterminer avec précision quels COV sont présents dans l'habitacle et en quelle concentration.
Chambre climatique conçue sans influence sur la qualité des mesures
La chambre d'essai EmissionEvent développée par Weiss Technik mesure 3 500 mm de haut, 4 750 mm de large et 8 350 mm de profondeur. Le caisson d’essai a un volume net de 67 m3. Lors de la planification, il était important, dans la mesure du possible, d'exclure dès le départ tous les facteurs d'influence sur le résultat de la mesure. C'est pourquoi la chambre a été fabriquée à partir d'une tôle miroir en acier inoxydable particulièrement lisse de qualité de surface R2, afin de minimiser les éventuels effets d'adsorption des COV sur les surfaces de la chambre du caisson d'essai. En outre, on a renoncé à utiliser des composants en plastique, en silicone et en cuivre, car ils fausseraient également les résultats de mesure.
Les défis de la climatisation
La climatisation de la chambre et l'irradiation du véhicule conformément aux normes posent quelques défis en matière de climatisation. D'une part, il faut garantir une constance de température extrêmement élevée sur l'ensemble du cycle de test, avec un écart maximal de ± 0,1 à ± 0,5 Kelvin. D'autre part, le niveau de température, le débit d'air et la vitesse de l'air doivent être coordonnés de manière à éviter les turbulences de l'air et la formation de condensats sur lesquels les COV pourraient se dissoudre. Pour un flux d'air particulièrement régulier, le guidage de l'air a été réalisé à l'horizontale. L'air s'écoule lentement et régulièrement de gauche à droite à travers le caisson d'essai, via des tôles perforées avec des trous de différentes tailles dans les parois de la chambre.
Système de rayonnement infrarouge pour une chaleur solaire naturelle
Pour le mode Park de la norme de test, une simulation du rayonnement solaire est exigée. Ici, l'accent est mis sur l'apport de chaleur similaire à celle du soleil et sur le réchauffement du véhicule. Une simulation du rayonnement UV n'est pas nécessaire. C'est pourquoi l'utilisation de projecteurs infrarouges spéciaux s'est imposée. Ceux-ci sont montés sur le plafond du caisson d'essai et séparés par une vitre en verre spécial afin d'éviter que les résultats de mesure ne soient influencés par les émanations gazeuses des radiateurs. Les projecteurs infrarouges assurent un rayonnement très homogène du véhicule avec une excellente possibilité de contrôle de l'intensité du rayonnement. En fonction de la taille du véhicule contrôlé, il est possible d'éteindre et d'allumer les projecteurs et d'adapter ainsi facilement la surface éclairée.
Mise en service rapide sur place
Avant d'être livrée à la fin de cette année, la chambre d'essai EmissionEvent sera d'abord entièrement montée, testée et mise en service dans l'usine de Weiss Technik à Lindenstruth. Cela garantit le fonctionnement sans faille de l'installation et accélère le montage et la mise en service sur place. Frank Becker, chef de projet chez Weiss Technik, esttrès satisfait du déroulement du projet jusqu'à présent : « Nous avons pu utiliser de manière optimale notre vaste savoir-faire dans différents domaines de la technique d'essai. Le résultat est la première installation d'essai des COV au monde pour des voitures complètes ». Une norme d'essai similaire pour les tests des COV sur des camions et des bus est également attendue prochainement. Grâce à l'expérience acquise avec la chambre d'essai EmissionEvent pour des voitures de tourisme, Weiss Technik est déjà dans les starting-blocks.
Une construction sur mesure pour les véhicules complets
Weiss Technik est un partenaire système expérimenté pour les techniques d'essai dans le domaine de l'automobile. L'entreprise propose des solutions standard pour les échantillons, les scénarios d'essai et les normes d'essai les plus divers, ainsi que des solutions avec des construction spéciales adaptées aux besoins des clients. Il s'agit notamment de petites chambres d'essai de COV pour les composants automobiles tels que les sièges de voiture et les volants. Weiss Technik a également utilisé ce savoir-faire lors de la planification de la chambre d'essai pour les véhicules complets. Weiss Technik planifie, développe et réalise la chambre d'essai complète, la climatisation avec température et humidité, la simulation solaire intégrée, le système d'échappement pour les essais avec moteur en marche ainsi que la commande de l'ensemble de l'installation.