FR2996876A1 - Moteur hybride pneumatique-thermique - Google Patents

Moteur hybride pneumatique-thermique Download PDF

Info

Publication number
FR2996876A1
FR2996876A1 FR1259896A FR1259896A FR2996876A1 FR 2996876 A1 FR2996876 A1 FR 2996876A1 FR 1259896 A FR1259896 A FR 1259896A FR 1259896 A FR1259896 A FR 1259896A FR 2996876 A1 FR2996876 A1 FR 2996876A1
Authority
FR
France
Prior art keywords
tank
pressure
engine
gas
exhaust
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
FR1259896A
Other languages
English (en)
Other versions
FR2996876B1 (fr
Inventor
Aurelien Lecocq
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
PSA Automobiles SA
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Peugeot Citroen Automobiles SA filed Critical Peugeot Citroen Automobiles SA
Priority to FR1259896A priority Critical patent/FR2996876B1/fr
Priority to PCT/FR2013/052139 priority patent/WO2014060665A1/fr
Publication of FR2996876A1 publication Critical patent/FR2996876A1/fr
Application granted granted Critical
Publication of FR2996876B1 publication Critical patent/FR2996876B1/fr
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02BINTERNAL-COMBUSTION PISTON ENGINES; COMBUSTION ENGINES IN GENERAL
    • F02B21/00Engines characterised by air-storage chambers
    • F02B21/02Chamber shapes or constructions
    • FMECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F02COMBUSTION ENGINES; HOT-GAS OR COMBUSTION-PRODUCT ENGINE PLANTS
    • F02MSUPPLYING COMBUSTION ENGINES IN GENERAL WITH COMBUSTIBLE MIXTURES OR CONSTITUENTS THEREOF
    • F02M31/00Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture
    • F02M31/02Apparatus for thermally treating combustion-air, fuel, or fuel-air mixture for heating
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02TCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/10Internal combustion engine [ICE] based vehicles
    • Y02T10/12Improving ICE efficiencies

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Hybrid Electric Vehicles (AREA)

Abstract

L'invention a pour objet un agencement comprenant - un moteur hybride pneumatique-thermique dont au moins une chambre de combustion est reliée à au moins un réservoir (8) de stockage de gaz sous pression, et - une ligne d'échappement reliée au moteur et destinée à évacuer les gaz d'échappement émis par ledit moteur, caractérisé en ce qu'une portion de la ligne d'échappement, dite traversante, est en couplage thermique avec ledit réservoir, et en ce qu'une autre portion, dite de dérivation, de la ligne d'échappement est disposée en dérivation de ladite portion traversante, des moyens étant prévus pour répartir le flux des gaz d'échappement entre la portion traversante et la portion en dérivation de ladite ligne d'échappement.

Description

MOTEUR HYBRIDE PNEUMATIQUE-THERMIQUE pool La présente invention se rapporte à un moteur hybride pneumatique-thermique. Elle se rapporte plus particulièrement, sans s'y limiter, à l'utilisation de ce type de moteur dans le domaine automobile, pour les véhicules de transport de passagers individuels ou collectifs, ou de transport de fret ... C'est donc en référence à cette application que les explications suivantes seront données, bien que l'invention ne s'y limite pas. [0002] On désigne sous l'appellation de moteurs hybrides pneumatiques-thermiques les moteurs à combustion interne, essence ou diesel, qui utilisent le couple résistif en entrée du groupe motopropulseur lors des phases de freinage/décélération pour stocker de l'énergie sous forme pneumatique, qui permettra au moteur de fonctionner hors de ces phases de freinage au moins en partie par la seule force motrice pneumatique ainsi stockée. Concrètement, il s'agit d'air comprimé, issu de la chambre de combustion par le mouvement inertiel des pistons lors des freinages, qui est stocké dans un réservoir pour ensuite être réinjecté dans la chambre de combustion quand le moteur sort de ses phases de freinage, notamment lors des phases d'accélération et de roulage à faible vitesse, pour produire un couple positif, et ainsi permettre au véhicule de rouler sur une certaine distance uniquement grâce à cet air comprimé injecté, sans consommer de carburant. Le pilotage du stockage de l'air comprimé de la chambre de combustion vers un réservoir puis de sa restitution du réservoir directement dans la chambre de combustion se fait par commande de soupapes dites de charge-décharge dédiées à cette fonction, disposées sur un ou plusieurs des cylindres du moteur. Un mode de réalisation de ce concept est connu par exemple du document FR-2 865 769. [0003] On a ainsi une alimentation en gaz (comburant) de la chambre de combustion qui est mixte, et qui provient, - soit du circuit d'admission d'air extérieur usuel des moteurs à combustion interne, en vue de brûler du carburant du type essence ou diesel, pour faire fonctionner le moteur en mode combustion, - soit sous forme d'air comprimé provenant du réservoir évoqué plus haut, air comprimé qui a été stocké et qui est réinjecté pour faire fonctionner le moteur en mode pneumatique, la seule pression de l'air comprimé servant de force motrice, par exemple lors des redémarrages en mode « stop and start », sans recourir à des équipements électriques. [0004] Ce type de moteur accepte ainsi au minimum trois modes de fonctionnement : - le mode thermique : il convertit l'énergie contenue dans le carburant en travail mécanique - le mode pompe : il convertit l'énergie mécanique (couple, régime) en énergie thermodynamique (pression, température) que l'on nommera énergie pneumatique, et - le mode pneumatique : il convertit l'énergie pneumatique en travail mécanique. La gestion des modes est assurée par un calculateur qui interprète la demande conducteur et la converti en commandes pour les différents actionneurs. [0005] Cependant, la quantité d'air comprimé qu'on peut stocker ainsi dans un réservoir est limitée, car elle est fonction de la durée des décélérations. Elle est particulièrement réduite dans certaines conditions de roulage stabilisées, sur autoroutes par exemple. En outre, quand bien même les conditions de roulage seraient optimales, le réservoir d'air comprimé présente un volume donné limité, son implantation dans le véhicule n'étant pas toujours aisée. [0006] L'invention a alors pour but d'augmenter le rendement énergétique global de ce type de moteur pneumatique-thermique. Accessoirement, elle cherche à atteindre ce but sans augmenter la taille du réservoir et/ou en améliorant/facilitant son implantation dans le véhicule. [0007] L'invention a tout d'abord pour objet un agencement comprenant - un moteur hybride pneumatique-thermique dont au moins une chambre de combustion est reliée à au moins un réservoir de stockage de gaz sous pression, et - une ligne d'échappement reliée au moteur et destinée à évacuer les gaz d'échappement émis par ledit moteur. Selon l'invention, une portion de la ligne d'échappement, dite traversante, est en couplage thermique avec ledit réservoir, et une autre portion, dite de dérivation, de la ligne d'échappement est disposée en dérivation de ladite portion traversante. Des moyens sont également prévus pour répartir le flux des gaz d'échappement entre la portion traversante et la portion en dérivation de ladite ligne d'échappement. [00os] L'invention consiste donc à exploiter la chaleur des gaz d'échappement pour modifier/ augmenter de façon contrôlée la température du gaz contenu dans le réservoir, et ainsi en augmenter la pression afin que le véhicule puisse rouler plus vite/plus loin en mode pneumatique. A noter également que cette augmentation de rendement s'accompagne d'une meilleure maîtrise de consommation de carburant, et, donc, d'une diminution des émissions de gaz de type CO2 du moteur. On opère ainsi un échange thermique entre les gaz d'échappement et le gaz du réservoir. L'existence de la dérivation permet de diminuer/stopper/réguler l'apport thermique des gaz d'échappement au gaz du réservoir, notamment pour éviter d'atteindre une pression trop élevée. On exploite ainsi la relation entre température et pression selon la loi des gaz parfaits PV = nRT, en considérant par approximation que le gaz est de type gaz parfait. [0009] De préférence, la portion de la ligne d'échappement traversante est couplée thermiquement au réservoir en le traversant ou en l'entourant. Ainsi, le réservoir peut être conçu de façon à pouvoir être traversé de part en part par la portion de ligne d'échappement, en assurant l'étanchéité entre le réservoir et la portion de ligne. On peut aussi prévoir que la portion de ligne d'échappement longe le réservoir ; en étant en contact avec sa paroi extérieure sur une surface suffisamment grande pour permettre un échange thermique significatif. [001 0] De préférence, la portion de la ligne d'échappement traversante est couplée thermiquement au réservoir en le traversant et ladite portion traversante est raccordée dans le réservoir à un échangeur thermique air-air. La présence d'un échangeur air-air va favoriser encore plus le transfert thermique des gaz d'échappement vers le gaz sous pression du réservoir. [0ou] De préférence, les moyens de répartition comprennent au moins une vanne, notamment en tout ou rien ou progressive : la commande de cette vanne permet d'envoyer tout le flux de gaz d'échappement vers la portion traversante, ou tout le flux vers la portion en dérivation, ou encore, si elle est progressive, partager en deux flux égaux ou non le flux des gaz d'échappement entre ces deux portions. [0012] Cette vanne peut être disposée dans la zone de jonction entre la portion de dérivation et le reste de la ligne d'échappement en amont de la portion de dérivation, ou dans la portion de dérivation. [0013] De préférence, l'agencement selon l'invention comprend également une unité de contrôle apte à piloter les moyens de répartition. [0014] De préférence, il comprend également des moyens de mesure ou d'estimation de paramètres physiques, dont la pression dans le réservoir de gaz sous pression et/ou la température des gaz d'échappement circulant dans la portion traversante, et qui sont connectés à l'unité de contrôle. L'unité de contrôle est ainsi apte à piloter la vanne en utilisant des données transmises par les moyens de mesure ou d'estimation du type capteurs. [0015] De préférence, l'agencement comprend également une structure de caisse de véhicule comprenant un plancher d'habitacle présentant un tunnel, ledit tunnel logeant au moins une partie du réservoir de gaz sous pression. Cette implantation est avantageuse, en ce sens que le réservoir peut être ainsi intégré au véhicule sans impact négatif sur le volume disponible dans le coffre arrière, et elle résout le problème de manque d'espace dans l'environnement immédiat du moteur à l'avant du véhicule. [0016] L'invention a également pour objet un procédé de mise en oeuvre de l'agencement décrit plus haut, où l'on régule la pression du gaz du réservoir sous pression en pilotant les moyens de répartition, notamment quand le moteur est en mode thermique. [0017] On peut ainsi piloter les moyens de répartition en fonction d'au moins la pression de gaz dans le réservoir de gaz sous pression et/ou la température des gaz d'échappement circulant dans la portion traversante. [0018] On peut piloter les moyens de répartition pour que le flux de gaz d'échappement passe majoritairement, notamment entièrement, dans la portion de dérivation quand la pression dans le réservoir de gaz sous pression dépasse une pression seuil Ps. [0019] On peut piloter les moyens de répartition pour que le flux de gaz d'échappement passe majoritairement, notamment entièrement, dans la portion traversante pour augmenter la pression du réservoir quand le moteur est en mode thermique, notamment une fois la phase de stockage de gaz terminée, d'une pression P1 jusqu'à une pression donnée P2. On a donc P1 inférieur à P2. [0020] L'invention a également pour objet un procédé de contrôle commande du moteur hybride pneumatique/thermique de l'agencement décrit plus haut, comprenant le pilotage du stockage de gaz sous pression de la chambre de combustion vers le réservoir et de sa restitution du réservoir sous pression directement dans la chambre de combustion, et le pilotage des moyens de répartition au moins lors du stockage en vue de réguler la pression des gaz dans ledit réservoir. [0021] L'invention a également pour objet un procédé de gestion de l'alimentation en gaz du moteur hybride pneumatique/thermique, où l'on alimente en gaz la chambre de combustion par du gaz provenant d'un circuit d'admission d'air pour un fonctionnement du moteur en mode thermique et/ou du réservoir de gaz sous pression pour un fonctionnement du moteur en mode pneumatique, par commande sélective de soupapes d'admission d'air et de soupapes de charge-décharge. [0022] L'invention a également pour objet tout véhicule, notamment automobile, comprenant l'agencement décrit plus haut. [0023] Selon l'invention, la (ou les) chambre(s) de combustion est(sont) définie(s) par une culasse et un cylindre accueillant un piston, du gaz sous pression étant apte à être dirigé depuis la chambre de combustion vers le réservoir lors des phases de décélération, et depuis le réservoir vers la chambre de combustion en dehors de ces phases par commande d'une soupape. Le moteur comportant généralement plusieurs chambres de combustion, chacune peut être équipée d'une telle soupape et être susceptible d'alimenter le réservoir, ou seulement certaines d'entre elles, voire une seule. En outre, il est possible que toutes les chambres alimentent (et soient alimentées par) le réservoir alternativement. [0024] D'autres particularités et avantages apparaîtront à la lecture de la description ci- après d'un mode particulier de réalisation, non limitatif de l'invention, faite en référence aux figures très schématiques suivantes : - La figure 1 représente un schéma de principe d'un moteur hybride pneumatique, - La figure 2 représente une vue cavalière, vue de dessus, d'un réservoir de stockage de gaz sous pression utilisé pour le moteur hybride de la figure 1, - La figure 3 est une vue de dessous du réservoir de la figure 1 une fois implanté dans un véhicule automobile, - La figure 4 est une vue cavalière du véhicule dans lequel est implanté le réservoir selon les figures 2 et 3, - La figure 5 est une section cavalière selon l'axe longitudinal de la partie avant du véhicule selon la figure 4, - La figure 6 est une section cavalière selon l'axe transversal de la partie avant du véhicule, - La figure 7 est une vue de dessous du véhicule des figures précédentes. [0025] Ces figures sont simplifiées pour en simplifier la compréhension, les éléments représentés ne sont donc pas nécessairement à l'échelle. Chaque référence conserve la même signification d'une figure à l'autre. On ne rentrera pas dans le détail d'une conception de structure de caisse, connue en soi. Des exemples avec tunnel sont décrits 30 notamment dans les brevets WO 2012/130905, WO 2009/130431 et FR 2 955 077. [0026] La figure 1 représente un moteur hybride pneumatique-thermique connu. Il comporte de façon classique un bloc moteur M comprenant une culasse 1 et quatre cylindres 2. Chaque cylindre comporte dans le cas ici représenté une soupape d'admission d'air 5 alimentée en air par un circuit d'admission d'air usuel selon la flèche f1, deux soupapes d'échappement 4, et une soupape de charge et décharge 6 d'air comprimé. Les soupapes d'admission 5 et d'échappement 4 coopèrent avec un dispositif de distribution, par exemple par arbres à cames, (non représenté) qui permet l'ouverture et la fermeture de ces soupapes en fonction de la position du piston (non représenté) dans le cylindre 2. La soupape de charge et décharge 6 d'air comprimé coopère avec un dispositif de distribution propre, non représenté, qui permet son ouverture et sa fermeture en fonction des besoins de charge et de décharge de gaz sous pression, besoins qui ne dépendent pas essentiellement de la position du piston dans le cylindre 2. Le moteur comprend encore un répartiteur d'air d'admission 3 permettant la distribution d'air d'admission dans les cylindres 2 par l'intermédiaire des soupapes d'admission 5, un collecteur d'échappement 1 permettant l'évacuation des gaz d'échappement des cylindres 2 par l'intermédiaire de la soupape d'échappement 4 vers la ligne d'échappement 9 selon la direction de la flèche f3. [0027] Le moteur comporte aussi des moyens de stockage en gaz sous pression sous forme d'un réservoir 8 de stockage de gaz sous pression, et un réseau 7 de conduites (une conduite principale et des conduites dérivées pour chacun des cylindres) reliant le réservoir 8 de stockage de gaz sous pression aux cylindres 2 au niveau de leur soupape 6 de charge et de décharge de gaz sous pression. La flèche f2 indique que l'air comprimé vient alimenter le réservoir 8 à partir des chambres de combustion pendant les phases de freinage, en mode de fonctionnement thermique, et que l'air comprimé prend le chemin inverse quand le moteur passe en mode de fonctionnement pneumatique, lors des redémarrages notamment. [0028] Avec ce type de moteur, la compression est faite en utilisant les cylindres 2, la pression maximale dans le réservoir 8 dépend directement du taux de compression du moteur. Par exemple, pour un moteur essence avec un taux de compression de 11, la pression maximum atteinte dans le réservoir sera de l'ordre de 20 bars. Au-delà de cette pression, le moteur en mode pompe pneumatique, c'est à dire de récupération d'énergie par compression d'air, ne sera plus en mesure de chasser l'air vers le réservoir d'air comprimé. [0029] A ces niveaux de pression et pour des volumes de réservoir compatibles pour une application automobile du type véhicule léger, par exemple inférieurs à 50 litres, la capacité de stockage est de l'ordre de grandeur de l'énergie cinétique disponible sur un petit freinage (30 km/h à 0 km/h). La quantité d'énergie stockée étant relativement faible, il s'agit ici de récupérer et d'utiliser l'énergie dans des temps courts. Cette technologie repose sur la réactivité et la capacité du système à passer rapidement d'un mode moteur thermique à un mode pompe pneumatique ou d'un mode moteur pneumatique à un mode moteur thermique. [0030] On décrit tout d'abord l'implantation du réservoir 8 dans le véhicule, qui se comprend au vu de l'ensemble des figures 2 à 7. Ce réservoir, selon l'exemple donné ici, est à parois en tôle métallique, d'une épaisseur de l'ordre de 1 à 10mm, notamment d'environ 5 mm, et il définit un volume compris entre 18 et 25 litres, ici de 20 litres. [0031] La figure 2 et la figure 3 permettent de visualiser la forme du réservoir 8 selon l'exemple de l'invention : il se définit par une portion dite principale 9 et deux portions latérales symétriques 10a et 10b qui prolongent la portion principale latéralement. [0032] La portion principale 9 est destinée à être logée dans le tunnel 20 du plancher 21 appartenant à la structure de caisse V (figure 4) d'un véhicule automobile, tunnel représenté notamment en figure 6 et qui est disposé selon l'axe longitudinal X du véhicule. Cette portion principale présente une face supérieure 91 sensiblement horizontale avec un décrochement au tiers de sa longueur L, des faces latérales 92 sensiblement inclinées par rapport à la verticale, comme cela est visible de la figure 6, et une face inférieure 93 sensiblement horizontale, visible aux figures 3 et 7. La section transversale de cette portion principale 9, sensiblement trapézoïdale comme on peut le voir de la figure 6, est de forme voisine de celle du tunnel 20, mais en étant dimensionnée de façon à ce que la distance entre la paroi du réservoir et celle du tunnel reste supérieure ou égale à une distance de sécurité, par exemple d'environ 5 mm. On voit aussi des figures, et notamment de la figure 7, que la section du tunnel 20 se modifie sur sa longueur L1, avec une largeur (mesurée selon l'axe transversal Y du véhicule) qui diminue de l'avant vers l'arrière : la première moitié, à l'avant du véhicule, présente un rétrécissement progressif vers l'arrière, la seconde moitié à l'arrière définit un couloir plus étroit aux parois parallèles. La portion 9 du réservoir est logée dans la première moitié du tunnel, et sa section (largeur) diminue sur sa longueur L1 de façon similaire à celle du tunnel. Quand la hauteur du tunnel varie le long de sa longueur, celle du réservoir peut s'adapter en conséquence : dans l'exemple illustré, on voit un décrochement dans la paroi supérieure 91 du réservoir qui correspond à un décrochement analogue dans le plafond du tunnel 20. [0033] En épousant ainsi la forme du tunnel dans ses trois dimensions, la portion principale 9 occupe un volume maximal sous tunnel. La longueur L de cette portion principale 9 est inférieure à celle, Li, du tunnel 20 : la longueur L peut être égale à environ 1/3 à 2/3 de la longueur Li du tunnel, selon la taille de la section du tunnel et le volume du réservoir voulu. Dans l'exemple représenté, la longueur L est environ moitié de celle de Li, la portion 9 se situant en partie avant du tunnel 20 de façon à ce que la face 94 avant de celle-ci, visible en figure 2, débouche au niveau de la face avant du tunnel 20. On voit des figures 2 et 3 que, de la face avant 94 de la portion 9 de réservoir, saillent deux tiges 11a, 11b, appelées également suspentes de fixation qui sont utilisées pour fixer le réservoir à la structure de caisse. La fixation utilise le berceau 30 - visible à la figure 3 - permettant également, de façon connue, de fixer des trains roulants (non représentés) sur les brancards 40,41, appelés également traverses, visibles à la figure 7 et disposés le long de chacun des bords longitudinaux du tunnel. Le réservoir est fixé par ses suspentes 11a,11 b au berceau 30 par l'intermédiaire de cales élastiques non représentées. [0034] La portion principale 9 du réservoir 8 se prolonge donc latéralement par deux portions latérales 10a, 10b disposées symétriquement par rapport à la portion 9 et dont les faces inférieures sont dans le prolongement de la face inférieure 93 horizontale de la portion principale 9. Leurs faces supérieures sont d'une hauteur nettement moindre que la hauteur moyenne de la portion principale 9 : comme on peut le voir de la figure 6, ces portions latérales viennent se loger de chaque côté du tunnel en dessous du plancher, elles doivent rester suffisamment minces pour ne pas créer un encombrement supplémentaire significatif sous le plancher selon l'axe de la hauteur Z du véhicule. [0035] Les figures 5, 6 et 7 permettent plus particulièrement de montrer le positionnement relatif entre ce réservoir 8 et la portion 13 de la ligne d'échappement 12 destinée à être logée habituellement dans le tunnel 20. Cette portion 13 est une tubulure métallique généralement de section cylindrique de section bien inférieure à la hauteur du tunnel et à celle de la portion 9 du réservoir 8, et d'épaisseur de parois d'environ 1 à 10 mm, par exemple de 2 à 5 mm. Il est prévu selon l'invention que cette portion 13 traverse la portion 9 du réservoir de part en part, sur toute sa longueur L, ladite portion 13 étant sensiblement rectiligne et orientée également sensiblement selon l'axe longitudinal X du véhicule, comme le tunnel 20 et le réservoir 8. On appellera cette portion de ligne la portion dite traversante, car elle traverse le réservoir. Elle peut cependant ne pas être complètement alignée avec l'axe de la portion 9, son extrémité arrière débouchant alors de la face arrière de la portion 9 selon une inclinaison par rapport à l'axe X différente de celle de l'extrémité avant débouchant de la face avant de la portion 9. Elle peut être orientée horizontalement ou sensiblement horizontalement. Elle peut aussi, comme représenté plus précisément en figure 5, être inclinée vers le haut ou vers le bas - ici vers le haut - depuis son extrémité avant 13a vers son extrémité arrière 13b. [0036] L'association entre le réservoir 8 et cette tubulure - ou portion traversante - 13 est réalisée de façon à ce qu'il y ait une étanchéité parfaite entre les deux composants, et aucune fuite possible de gaz du réservoir 8 vers la tubulure 13 ou vers l'extérieur et inversement. Soit on prévoit de percer le réservoir d'une ouverture circulaire 95a sur sa paroi avant (figure 2) et sa paroi arrière 95b (visible à la figure 5) et on y insère la tubulure 13, en assurant une étanchéité au niveau des ouvertures circulaires du réservoir. Soit on conçoit le réservoir de façon à ce qu'il définisse un passage cylindrique défini par une paroi interne à l'intérieur du réservoir, passage qui débouche dans des ouvertures circulaires 95a,95b pratiquées comme dans le cas précédent dans la face avant et dans la face arrière du réservoir. Dans le premier cas, il peut être nécessaire de renforcer la tubulure 13, en prévoyant par exemple une épaisseur de paroi supérieure à celle du reste de la ligne d'échappement. Dans le dernier cas, notamment, le réservoir peut être un assemblage de deux demi-réservoirs, définissant chacun deux demi coquilles qui, assemblées, constitueront le passage cylindrique. Notamment dans cette configuration, une variante optionnelle intéressante (non représentée aux figures) consiste à raccorder la portion traversante à un échangeur air-air : il est plus facile d'intégrer l'échangeur lors de l'assemblage des deux demi-coquilles, et sa présence renforce le transfert thermique des gaz d'échappement vers le gaz du réservoir. [0037] Comme évoqué plus haut, on peut prévoir des moyens d'étanchéification spécifiques additionnels dans la zone d'interface entre les deux composants. Pour ce faire, on peut fabriquer le réservoir en plusieurs parties, une fois qu'on vient assembler ensuite avec/autour de la tubulure 13. La tubulure 13 se raccorde ensuite normalement avec des moyens de raccordement conventionnels avec le reste de la ligne d'échappement 12 en avant 12a et en arrière 12b du réservoir 8, quand on vient monter l'ensemble dans le tunnel 20. On peut aussi prévoir de réaliser un réservoir, de le monter sous tunnel puis d'y insérer la tubulure 13. [0038] Dans le cas, ici proposé à titre d'exemple, où le réservoir 8 est donc au niveau de sa portion principale 9 muni d'un passage cylindrique aux parois étanches, ce passage peut soit avoir une section très proche de celle de la tubulure 13, qu'on vient insérer en force dans la gaine cylindrique ainsi pratiquée au travers du réservoir 8, soit une section inférieure. Selon le choix dimensionnel fait, on peut avoir une couche d'air intercalaire donnée entre la paroi extérieure de la gaine cylindrique pratiquée dans le réservoir et la paroi extérieure également cylindrique de la tubulure 13, couche intercalaire éventuellement comblée par un matériau donné - compressible par exemple. Ou alors, les parois en question sont en contact direct. [0039] Selon une variante non représentée, on peut également prévoir que le passage étanche traversant le réservoir soit équipé, à chacune de ses extrémités, d'un raccord de 10 type échappement permettant de raccorder ce passage au reste de la ligne d'échappement, de façon connue, par des colliers de serrage notamment. [0040] On note, comme représenté en figure 7, que le silencieux 14 entoure la portion 12b de la ligne d'échappement, en dehors du réservoir 8 naturellement mais toujours dans le tunnel 20. Il est également possible de le déplacer au-delà du tunnel, ce qui peut être 15 nécessaire dans des configurations où la longueur du réservoir 8 est proche de celle du tunnel 20. [0041] On décrit maintenant la façon avec laquelle l'invention propose d'utiliser les gaz d'échappement pour faire un échange thermique contrôlé avec le gaz sous pression du réservoir 8, en revenant aux figures 3 et 7 : ces figures représentent une portion de ligne 20 traversante 13, ainsi qu'une autre portion de ligne d'échappement 50 dite de dérivation. Cette portion de dérivation 50 permet au flux des gaz d'échappement de contourner le réservoir 8 au lieu de le traverser. On dispose dans la zone de jonction amont entre la portion traversante 1 et la portion de dérivation 50 une vanne 60 progressive, commandée par une unité de contrôle non représentée. On prévoit également un capteur de 25 température des gaz d'échappement au niveau de la portion traversante à l'entrée du réservoir et un capteur de pression dans le réservoir 8 (non représentés) qui remontent les mesures à l'unité de contrôle. [0042] Le principe de l'invention est donc de faire piloter la vanne 60 par l'unité de contrôle, de façon à pouvoir augmenter de façon contrôlée la température du gaz sous 30 pression du réservoir quand le moteur n'est pas en mode pneumatique, afin d'en augmenter la pression. Les flèches à la figure 3 indiquent la direction du flux des gaz d'échappement, qui, selon la position de la vanne, peuvent s'écouler soit uniquement par la portion 13, soit uniquement par la portion 50, soit en partie par l'une et en partie par l'autre. [0043] Ainsi, quand le moteur passe en mode pneumatique, le gaz sous pression provenant du réservoir, toutes choses égales par ailleurs, est à une pression plus élevée, ce qui augmente le rendement global du moteur. [0044] La dérivation permet de gérer cet échange thermique, notamment en permettant aux gaz d'échappement de passer dans cette dérivation, entièrement ou en partie, quand la pression du gaz dans le réservoir dépasse un seuil de sécurité par exemple, ou quand le réservoir est en phase de remplissage de gaz. [0045] A titre d'exemple, on peut ainsi avoir les phases successives suivantes dans le fonctionnement d'un moteur tel que décrit plus haut : 1) démarrage du moteur en mode thermique ; 2) phase de roulage sur une courte durée avec le moteur en mode thermique, les gaz d'échappement passent entièrement par la portion traversante de la ligne d'échappement afin de préchauffer le réservoir 8 ; 3) phase de décélération ou de freinage avec passage en mode pompe et remplissage du réservoir grâce aux soupapes de charge/décharge dédiées et aux actionneurs dédiés correspondants jusqu'à un seuil de pression prédéfini (il n'y a plus de gaz d'échappement) ; 4) arrêt du véhicule et du moteur ; 5) redémarrage et restitution de l'énergie stockée sous forme de gaz sous pression par le réservoir 8 au moteur qui passe en mode pneumatique ; 6) le moteur repasse en mode thermique pour prendre le relais une fois l'énergie stockée sous forme de gaz sous pression épuisée, et mise en route d'une régulation de la pression dans le réservoir 8 dès que la distance de roulage sans freinage ou décélération est supérieure à une valeur donnée, par exemple 50 km, à l'aide de la vanne de répartition 60 (augmentation d'une pression P1 à une pression P2 sans dépasser une pression seuil Ps). [0046] La régulation en pression du gaz contenu dans le réservoir est ainsi réalisée de préférence sur une période de roulage suffisante, stabilisée, avec le moteur en mode thermique. A noter que la portion traversante de la ligne d'échappement présente une certaine inertie thermique (conduite généralement métallique), et qu'il peut donc encore y avoir des échanges thermiques, même faibles, hors mode thermique. [0047] Il est également à noter que l'invention peut s'appliquer aussi bien aux moteurs à injection directe qu'aux moteurs à injection indirecte, l'injection directe permettant cependant de gérer plus facilement la richesse du mélange air/essence en mode thermique. [0048] L'invention améliore ainsi le rendement des moteurs hybrides pneumatiques- thermiques, sans modifications majeures dans la conception de ces moteurs : elle ne fait qu'utiliser ou compléter les systèmes de tuyauteries existantes pour faire circuler le gaz sous pression, avec une vanne supplémentaire et utilise un réservoir et une unité de commande qui existent déjà.10

Claims (13)

  1. REVENDICATIONS1. Agencement comprenant - un moteur hybride pneumatique-thermique (M) dont au moins une chambre de combustion est reliée à au moins un réservoir (8) de stockage de gaz sous pression, et - une ligne d'échappement reliée au moteur et destinée à évacuer les gaz d'échappement émis par ledit moteur, caractérisé en ce qu'une portion (13) de la ligne d'échappement, dite traversante, est en couplage thermique avec ledit réservoir, et en ce qu'une autre portion (50), dite de dérivation, de la ligne d'échappement est disposée en dérivation de ladite portion traversante, des moyens (60) étant prévus pour répartir le flux des gaz d'échappement entre la portion traversante et la portion en dérivation de ladite ligne d'échappement.
  2. 2. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la portion de la ligne d'échappement traversante (13) est couplée thermiquement au réservoir (8) en le traversant ou en l'entourant.
  3. 3. Agencement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que la portion de la ligne d'échappement traversante (13) est couplée thermiquement au réservoir (8) en le traversant et en ce que ladite portion traversante est raccordée dans le réservoir à un échangeur thermique air-air.
  4. 4. Agencement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce que les moyens de répartition comprennent au moins une vanne (60), notamment en tout ou rien ou progressive.
  5. 5. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce que la vanne (60) est disposée dans la zone de jonction entre la portion de dérivation (50) et le reste de la ligne d'échappement en amont de la portion de dérivation, ou dans la portion de dérivation.
  6. 6. Agencement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il comprend également une unité de contrôle apte à piloter les moyens de répartition (60).
  7. 7. Agencement selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comprend également des moyens de mesure ou d'estimation de paramètres physiques, dont la pression dans le réservoir de gaz sous pression et/ou la température des gazd'échappement circulant dans la portion traversante (13) , et qui sont connectés à l'unité de contrôle.
  8. 8. Agencement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en qu'il comprend également une structure de caisse (V) de véhicule comprenant un plancher d'habitacle (21) présentant un tunnel (20), ledit tunnel logeant au moins une partie du réservoir de gaz sous pression (8).
  9. 9. Procédé de mise en oeuvre de l'agencement selon l'une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'on régule la pression du gaz du réservoir (8) sous pression (8) en pilotant les moyens de répartition (60), notamment quand le moteur est en mode thermique.
  10. 10. Procédé de mise en oeuvre de l'agencement selon l'une des revendications 1 à 7, caractérisé en ce qu'on pilote les moyens de répartition (60) en fonction d'au moins la pression de gaz dans le réservoir de gaz sous pression (8) et/ou la température des gaz d'échappement circulant dans la portion traversante (13).
  11. 11. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce qu'on pilote les moyens de répartition (60) pour que le flux de gaz d'échappement passe majoritairement, notamment entièrement, dans la portion de dérivation (50) quand la pression dans le réservoir de gaz sous pression dépasse une pression seuil Ps.
  12. 12. Procédé selon l'une des revendications 10 ou 11, caractérisé en ce qu'on pilote les moyens de répartition pour que le flux de gaz d'échappement passe majoritairement, notamment entièrement, dans la portion traversante (50) pour augmenter la pression du réservoir (8) quand le moteur (M) est en mode thermique d'une pression P1 jusqu'à une pression donnée P2.
  13. 13. Procédé de contrôle commande du moteur hybride pneumatique/thermique (M) de l'agencement selon l'une des revendications 1 à 8, comprenant le pilotage du stockage de gaz sous pression de la chambre de combustion vers le réservoir (8) et de sa restitution du réservoir sous pression directement dans la chambre de combustion, et le pilotage des moyens de répartition (60) au moins lors du stockage en vue de réguler la pression des gaz dans ledit réservoir.30
FR1259896A 2012-10-17 2012-10-17 Moteur hybride pneumatique-thermique Expired - Fee Related FR2996876B1 (fr)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1259896A FR2996876B1 (fr) 2012-10-17 2012-10-17 Moteur hybride pneumatique-thermique
PCT/FR2013/052139 WO2014060665A1 (fr) 2012-10-17 2013-09-18 Moteur hybride pneumatique-thermique

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR1259896A FR2996876B1 (fr) 2012-10-17 2012-10-17 Moteur hybride pneumatique-thermique

Publications (2)

Publication Number Publication Date
FR2996876A1 true FR2996876A1 (fr) 2014-04-18
FR2996876B1 FR2996876B1 (fr) 2015-02-06

Family

ID=47428716

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FR1259896A Expired - Fee Related FR2996876B1 (fr) 2012-10-17 2012-10-17 Moteur hybride pneumatique-thermique

Country Status (2)

Country Link
FR (1) FR2996876B1 (fr)
WO (1) WO2014060665A1 (fr)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060112913A1 (en) * 2004-11-26 2006-06-01 Warren Edward L Internal combustion engine
WO2008055329A1 (fr) * 2006-11-07 2008-05-15 Lucio Arlindo Bueno Villela Moteur à combustion interne et véhicule contenant un tel moteur
WO2009036992A1 (fr) * 2007-09-22 2009-03-26 Eth Zurich Moteur à combustion interne hybride à air comprimé sur la base d'arbres à cames fixes

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2865769B1 (fr) 2004-01-30 2009-10-23 Univ Orleans Procede de fonctionnement d'un moteur hybride pneumatique-thermique a suralimentation par turbocompresseur
FR2930511B1 (fr) 2008-04-25 2010-04-23 Peugeot Citroen Automobiles Sa Structure de caisse d'un vehicule
FR2955077B1 (fr) 2010-01-12 2012-04-27 Peugeot Citroen Automobiles Sa Vehicule dote d'un plancher apte a recevoir une batterie et une poutre de renforcement
ES2571741T3 (es) 2011-03-31 2016-05-26 Bayer Ip Gmbh Bencimidazoles sustituidos como inhibidores de Mps-1 quinasa

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20060112913A1 (en) * 2004-11-26 2006-06-01 Warren Edward L Internal combustion engine
WO2008055329A1 (fr) * 2006-11-07 2008-05-15 Lucio Arlindo Bueno Villela Moteur à combustion interne et véhicule contenant un tel moteur
WO2009036992A1 (fr) * 2007-09-22 2009-03-26 Eth Zurich Moteur à combustion interne hybride à air comprimé sur la base d'arbres à cames fixes

Also Published As

Publication number Publication date
FR2996876B1 (fr) 2015-02-06
WO2014060665A1 (fr) 2014-04-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
EP1771649B1 (fr) Dispositif et procede de suralimentation en gaz comprime d'une tubulure d'admission d'un moteur turbo-compresse
EP2951436B1 (fr) Moteur pompe hydraulique a cylindrée fixe ou variable
EP2064431B1 (fr) Moteur thermique à source chaude externe
EP0929424A1 (fr) Procede et dispositif de reacceleration d'un vehicule equipe de compresseurs d'air a haute pression
FR2911313A1 (fr) Vehicule hybride
EP1049855A1 (fr) Procede et dispositif de rechauffage thermique additionnel pour vehicule equipe de moteur depollue a injection d'air comprime additionnel
FR2980515A1 (fr) Actionneur de soupape electro-hydraulique a came alternative
FR2582356A1 (fr) Procede et appareil pour des systemes d'injection de carburant
EP2625400A1 (fr) Moteur à air comprimé à chambre active incluse et autodétendeur
FR2992348A3 (fr) Procede de reduction des niveaux d'emission de polluants d'un vehicule automobile, dispositif apte a mettre en oeuvre le procede, support d'enregistrement et programme informatique associes au procede, vehicule incorporant le dispositif
EP2519728B1 (fr) Machine thermique à source chaude externe, groupe de production d'énergie et véhicule associés.
EP2691620B1 (fr) Dispositif pour remplir un reservoir de vehicule automobile
FR2996876A1 (fr) Moteur hybride pneumatique-thermique
FR3053081A1 (fr) Circuit de depollution a uree comprenant un clapet a double siege assurant selectivement le degazage ou la recirculation de la solution aqueuse d’uree
FR2996877A1 (fr) Moteur hybride pneumatique-thermique
WO2014060664A1 (fr) Structure de caisse d'un vehicule automobile
EP2554819A1 (fr) Moteur hybride pneumatique-thermique
WO1988008073A1 (fr) Procede et dispositif d'amenagement d'un moteur a deux temps a post-remplissage
FR3053411A1 (fr) Systeme de propulsion a inertie comportant un freinage par un fluide de la trajectoire retour de la masse
FR2987581A1 (fr) Systeme hybride comprenant un systeme de stockage d'energie pneumatique et equipant un vehicule automobile
FR2989639A1 (fr) Circuit d'air comprime pour un vehicule comprenant un materiau a changement de phase
FR3124548A1 (fr) Véhicule automobile à moteur à combustion interne comportant un système de récupération d'eau dans les gaz d'échappement
WO2018134517A1 (fr) Dispositif et procede d'injection d'une charge dans la chambre de combustion d'un moteur a combustion interne et a allumage commande
FR3132670A1 (fr) Systeme de propulsion electrique avec systeme d’alimentation en huile modulaire externe
FR3004491A1 (fr) Moteur hybride pneumatique-thermique

Legal Events

Date Code Title Description
PLFP Fee payment

Year of fee payment: 5

CA Change of address

Effective date: 20180312

CD Change of name or company name

Owner name: PEUGEOT CITROEN AUTOMOBILES SA, FR

Effective date: 20180312

ST Notification of lapse

Effective date: 20180629