FR2996877A1 - Moteur hybride pneumatique-thermique - Google Patents

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. Une portion de la ligne d'échappement, dite traversante, est en couplage thermique avec ledit réservoir, et le réservoir est équipé de moyens pour en modifier le volume.

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 convertit 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 et/ou en exerçant un contrôle sur les caractéristiques du gaz sous pression contenu dans le réservoir connecté au moteur. [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. L'invention prévoit qu'une portion de la ligne d'échappement, dite traversante, est en couplage thermique avec ledit réservoir, et que le réservoir est équipé de moyens pour en modifier le volume. [00os] L'invention consiste donc à jouer sur deux paramètres, le volume et la température, pour réguler/augmenter la pression du gaz dans le réservoir et ainsi permettre que le véhicule puisse rouler plus vite/plus loin en mode pneumatique, en se basant sur la relation entre température et pression selon la loi des gaz parfaits PV = nRT, en considérant par approximation que le gaz du réservoir est de type gaz parfait. [0009] En effet, en assurant un couplage thermique entre une portion de ligne d'échappement et le réservoir, on assure un transfert de chaleur provenant de la ligne d'échappement vers le réservoir quand le moteur est en mode thermique avec dégagement de gaz d'échappement à température élevée, ce qui, à volume de réservoir constant et quantité de gaz constant, conduit à augmenter la pression du gaz du réservoir. [001 0] Mais en jouant également sur le volume, ici variable, du réservoir, on peut précisément réguler/ajuster la pression dans le réservoir et améliorer globalement les performances du moteur en mode pneumatique. En effet, la température des gaz d'échappement au niveau du réservoir peut varier, notamment selon la zone d'implantation du réservoir : plus il sera loin du moteur, plus les gaz d'échappement arrivant à son niveau auront chuté en température. En outre, la température des gaz d'échappement n'est pas la même selon qu'il s'agit d'un moteur thermique essence ou d'un moteur thermique diesel.

Ajouter un deuxième levier, à savoir pouvoir moduler le volume du réservoir aussi, permet d'ajuster au mieux la pression selon les différentes configurations possibles. [0011] 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. [0012] De préférence, la portion de la ligne d'échappement traversante est couplée thermiquement au réservoir en le traversant. On peut aussi prévoir que, optionnellement, ladite portion traversante soit 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. [0013] De préférence, les moyens pour modifier le volume du réservoir comprennent des premiers moyens disposés au moins en partie dans le réservoir et choisis parmi un piston actionnable en translation et une poche expansible. [0014] Avantageusement, les moyens pour modifier le volume du réservoir comprennent des deuxièmes moyens d'actionnement des premiers moyens disposés au moins en partie dans le réservoir, notamment un actuateur, un système à crémaillère un système bielle- manivelle, un système à came à ressort ou à rainure ou à tambour pour actionner le piston, ou un réservoir de gaz externe au réservoir en connexion fluidique commandable avec la poche expansible. [0015] De préférence, les moyens pour modifier le volume du réservoir comprennent des troisièmes moyens de pilotage des deuxièmes moyens d'actionnement, notamment des moyens électroniques/informatiques tels qu'une unité de contrôle commande. [0016] Les troisièmes moyens de pilotage peuvent être connectés à 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/ou la température du gaz du réservoir. [0017] Selon un mode de réalisation, la portion de ligne d'échappement traversante traverse le réservoir, notamment sensiblement selon sa longueur du réservoir, et les moyens pour modifier le volume du réservoir comprennent un piston apte à se translater ou une poche expansible disposé(e) au moins en partie dans l'espace disponible réservoir, notamment au-dessus ou en dessous de la portion de ligne traversante et/ou latéralement par rapport à celle-ci. Ainsi, dans le cas d'un piston, on prévoit sa localisation dans le réservoir et son dimensionnement pour ne pas se trouver contraint par la portion traversante de la ligne d'échappement : par exemple, la portion de ligne traversante peut être disposée selon la longueur du réservoir, dans un plan situé à une hauteur différente de celui du piston. Dans le cas de la poche expansible, on prévoit que dans son dimensionnement expansé, elle ne vienne pas entourer directement la portion de ligne, de façon à ne pas gêner l'échange thermique entre les gaz d'échappement et le gaz du réservoir. [0018] Alternativement, la portion de ligne traversante dans le réservoir peut avoir une orientation qui n'est pas strictement rectiligne et pas nécessairement disposée selon la longueur du réservoir. La portion peut ainsi présenter une forme avec un ou plusieurs coudes, une forme courbe, de façon à augmenter la surface d'échange. [0019] De préférence, l'agencement selon l'invention 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. [0020] L'invention a également pour objet un procédé de mise en oeuvre d'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, où l'on couple thermiquement ledit réservoir avec une portion de la ligne d'échappement, dite traversante, et où l'on fait varier le volume du réservoir afin de réguler la pression du gaz qu'il contient. [0021] De préférence, on régule la pression de gaz du réservoir en fonction au moins de la pression mesurée dans le réservoir et de la température des gaz d'échappement mesurée dans la portion traversante et/ou de la température du gaz dans le réservoir. [0022] L'invention a également pour objet un procédé de contrôle commande du moteur hybride pneumatique/thermique de l'agencement décrit précédemment et comprenant : - le pilotage du stockage de gaz sous pression de la chambre de combustion vers le réservoir sous pression et de sa restitution du réservoir directement dans la chambre de combustion, et - le pilotage de la variation de volume dudit réservoir, au moins lors du stockage, en vue de réguler la pression du gaz dans ledit réservoir. [0023] On peut ainsi piloter la variation de volume du réservoir 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. [0024] On peut piloter cette variation de volume pour que la pression dans le réservoir de gaz sous pression reste au plus égale à une pression seuil Ps. [0025] On peut piloter cette variation de volume pour que, en tenant compte également des échanges thermiques avec la portion de ligne traversante, notamment une fois la phase de stockage de gaz terminée, la pression du gaz du réservoir augmente d'une valeur P1 jusqu'à une pression donnée P2. On a donc P1 inférieur à P2. [0026] 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. [0027] L'invention a également pour objet tout véhicule, notamment automobile, comprenant l'agencement décrit plus haut. [0028] 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. [0029] 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, - Les figures 8A et 8B sont respectivement les représentations en coupe longitudinale et selon un plan horizontal, avec un premier mode de réalisation des moyens permettant d'en modifier son volume, - Les figures 9A et 9B sont respectivement les représentations en coupe longitudinale et selon un plan horizontal, avec un premier mode de réalisation des moyens permettant d'en modifier son volume. [0030] 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 notamment dans les brevets WO 2012/130905, WO 2009/130431 et FR 2 955 077. [0031] 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. [0032] 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. [0033] 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. [0034] 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. [0035] 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 10 mm, notamment d'environ 5 mm, et il définit un volume maximum compris entre 18 et 25 litres, ici de 20 litres. [0036] 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. [0037] 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. [0038] 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. [0039] 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. [0040] 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. [0041] 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. [0042] 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. [0043] 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. [0044] 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. [0045] 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. [0046] 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. On prévoit un capteur de 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. [0047] Optionnellement, on peut prévoir une autre portion de ligne d'échappement (non représentée) dite de dérivation, qui permet au flux des gaz d'échappement de contourner 25 le réservoir 8 au lieu de le traverser. On dispose alors dans la zone de jonction amont entre la portion traversante et la portion de dérivation une vanne progressive, commandée par une unité de contrôle non représentée. [0048] Les figures 8A et 8B décrivent un premier mode de réalisation de moyens permettant de modifier le volume du réservoir : il s'agit d'un piston 50 muni d'un ressort 51.

30 Le ressort est fixé à une de ses extrémités 51a, son autre extrémité 51b étant fixée à un élément 52 apte à l'entraîner en translation (sous l'action d'un actionneur (non représenté) d'une position rétractée (représentée aux figures) à une position étendue selon une direction symbolisé par la flèche D. En position rétractée, le piston ne modifie que très peu le volume disponible du réservoir. En position étendue, le piston occupe un volume donné, correspondant par exemple à 20 jusqu'à 40% du volume du réservoir, diminuant d'autant le volume disponible pour le gaz sous pression provenant du moteur. Le ressort peut également prendre toute taille comprise entre sa position entièrement rétractée et sa position entièrement étendue, selon la position de l'élément 52 commandé par l'actionneur. On voit notamment de la figure 8A que le piston présente des éléments mobiles (élément 52, ressort 51) qui ne sont pas au contact de la portion de ligne traversante 14: la figure 8A représentant le réservoir dans sa position d'implantation dans le véhicule, on voit que le piston est disposé au-dessus de la portion de ligne 13, la figure 8B étant une coupe passant par le piston. Alternativement on pourrait disposer le piston latéralement par rapport à la portion de ligne 14, ou en dessous de celle-ci. [0049] Les figures 9A et 9B représentent un autre mode de réalisation des moyens permettant de modifier le volume du réservoir : cette fois on a une poche 60, appelée parfois aussi vessie, dont les parois sont souples, qui est dans le réservoir 8 et qui est en connexion fluidique 61 avec un réservoir annexe de gaz, par exemple d'azote, disposé en dehors du réservoir 8. Le principe de fonctionnement est le suivant : à l'aide de moyens, notamment d'une vanne commandable disposée sur la connexion fluidique 61, on vient remplir plus ou moins la poche 60 à l'aide du réservoir annexe 62. Plus la poche est remplie, plus elle se gonfle, et plus elle retire au réservoir 8 une partie de son volume disponible pour le gaz sous pression provenant du moteur. Comme dans le mode de réalisation précédent, la poche 60 se trouve ici au-dessus de la portion de ligne traversante 13, mais elle peut aussi être disposée de côté, ou au-dessous de celle-ci, voire être disposée à la fois en dessous ou en dessus et latéralement par rapport à cette portion de conduite 13, sachant que la poche a des parois souples, et qu'une fois gonflée, elle peut tendre à prendre tout le volume adjacent du réservoir. Les figures 9A et 9b représentent la poche 60 dans sa configuration de gonflement maximum, elle peut également être entièrement dégonflée ou prendre tous les états intermédiaires entre ces deux états. Par exemple, quand le réservoir 8 se remplit, la poche est de préférence entièrement dégonflée, et quand le réservoir restitue le gaz sous pression au moteur, on vient gonfler la poche 60 pour que la restitution soit complète (et que la pression dans le réservoir soit maintenue constante). [0050] Dans les deux modes de réalisation, piston ou poche, on utilise des moyens de type actuateur ou vannes qui sont pilotées par une unité de commande qui est reliée à ou fait partie de l'unité de contrôle commande du moteur, et qui est connectée aux capteur de pression du réservoir 8 et au capteur de température disposé soit au niveau de la portion traversante 13 soit juste en amont sur la ligne d'échappement soit dans le réservoir 8. [0051] Le principe de l'invention est donc d'exploiter la chaleur disponible dans les gaz d'échappement quand le moteur est en mode thermique, et de jouer de façon active sur le volume du réservoir 8 de façon à obtenir le niveau de pression voulue, au-delà de la pression qu'on obtiendrait dans le réservoir toutes choses égales par ailleurs sans piston/poche et sans ligne traversante, mais sans dépasser une pression seuil qui pourrait poser des problèmes de sécurité. On augmente ainsi le rendement du moteur. [0052] A titre d'exemple, on peut ainsi avoir les phases successives suivantes dans le fonctionnement d'un moteur tel que décrit plus haut :

Claims (7)

1. REVENDICATIONS1. démarrage du moteur en mode thermique ;
2. 2. phase de roulage sur une courte durée avec le moteur en mode thermique, les gaz d'échappement passent par la portion traversante 13 de la ligne d'échappement afin de préchauffer le réservoir 8 ;
3. 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) ; le piston 50 est alors en position rétractée ou la poche 60 est en état dégonflée
4. 4. arrêt du véhicule et du moteur ;
5. 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 ; en maintenant une pression sensiblement constante par le pilotage approprié du piston 50 ou de la poche 60.
6. 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 l'actionneur pour le piston 50 ou de la vanne pour la poche 60 sous contrôle de l'unité de contrôle (augmentation d'une pression P1 à une pression P2 sans dépasser une pression seuil Ps). A chaque décélération ou freinage, le moteur alimente le réservoir 8 en gaz sous pression, et on vient réguler la pression dans le réservoir avec pilotage du piston 50 ou de la poche 60 et en prenant en compte la température des gaz d'échappement circulant dans la portion traversante 13. 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. [0053] II 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. 1/3 30 11b/3 Fig. 5 Fig. 6 Fig.
7. 7/3 13 D51b 50 11a 1111-21101t "ffl Fig. 8A 51 51a 52 Fig. 8B 60 1 11a Fig. 9A 13 Fig. 9B 62