WO2012072907A1 - Véhicule comportant un système distribue de réservoirs de liquide et procédé de transfert d'un liquide d'un réservoir auxiliaire vers un réservoir principal dans un tel véhicule - Google Patents

Véhicule comportant un système distribue de réservoirs de liquide et procédé de transfert d'un liquide d'un réservoir auxiliaire vers un réservoir principal dans un tel véhicule Download PDF

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liquid
tank
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horizontality
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Patrick De Romemont
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Peugeot Citroen Automobiles Sa
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Definitions

  • VEHICLE COMPRISING A DISTRIBUTED SYSTEM OF LIQUID TANKS AND METHOD OF TRANSFERRING A LIQUID FROM AN AUXILIARY TANK TO A MAIN TANK IN SUCH A VEHICLE
  • the invention relates to the field of management of liquid storage devices in a distributed system of tanks.
  • Such architectures are found in which at least one auxiliary reservoir makes it possible to complete the level of a main reservoir, in particular in the devices for treating the exhaust gases of a vehicle, and in particular in the devices for the selective catalytic reduction of nitrogen oxides
  • Combustion engines and in particular the engines used in motor vehicles, are subject to emission standards for pollutants.
  • the oxides of nitrogen or NO x
  • the oxides of nitrogen can be treated before their emission into the atmosphere by various devices.
  • One solution for limiting NO x emissions is the selective catalytic reduction of said nitrogen oxides (or "SCR” for the English expression “selective catalytic reduction”).
  • SCR consists of a treatment of the exhaust gas by introducing a reducing agent (or a precursor of such a reducing agent) upstream of a specific catalyst called "SCR catalyst” on which the agent will cause catalytic reduction of nitrogen oxides.
  • the reducing agent is commonly introduced into the exhaust gas in the form of a urea solution of standardized composition (containing around 30% urea).
  • the document DE102008060937 presents a device with two tanks, an auxiliary tank to complete the level of a main tank, by gravity.
  • a urea solution containing about 30% urea may experience an expansion of its volume by 12% upon freezing. [001 1] If a tank is too full, during the freezing of the solution it contains, it is likely to be damaged or destroyed by the expansion of the solution.
  • the object of the invention is to prevent the deterioration of the main reservoir of a distributed system of tanks, by proposing a device and a method for reliably avoiding a too large filling of the main reservoir, so to maintain a free volume sufficient to contain the expansion of the solution during its freezing.
  • the invention therefore relates to a vehicle comprising a distributed system of reservoirs of a liquid, comprising a main reservoir and an auxiliary reservoir, means for transferring the liquid from the auxiliary reservoir to the main reservoir, characterized in that it further comprises means for evaluating the horizontality of the vehicle, and in that the liquid transfer means are adapted to allow or prohibit the transfer of liquid from the auxiliary reservoir to the reservoir main signal according to a signal from the means of evaluation of the horizontality of the vehicle.
  • the transfer means comprise a pump.
  • the tanks and the transfer means are shaped to ensure the transfer of liquid by gravity. This avoids the use of a pump for this function, and allows to gain the energy consumption of such a pump.
  • the auxiliary reservoir comprises a flexible pouch. This avoids having to equip this tank with a vent.
  • the distributed tank system is a storage system of a reducing agent of a selective catalytic reduction system of nitrogen oxides.
  • reducing agent in a broad sense, which may be a reducing agent solution or a precursor of such a reducing agent.
  • the most typical example is a solution of urea. This may be for example a solution containing about 30% urea.
  • the invention also relates to a method for transferring a liquid from an auxiliary tank to a main tank in a vehicle according to the invention and as defined above, comprising the following steps:
  • Such a method avoids, thanks to the control of the horizontality of the vehicle, to avoid overfilling of the main tank that could occur due to a level measurement in the main tank distorted due to the inclination of the vehicle, and therefore the tank.
  • the horizontality evaluation step results in an angle formed between a fixed reference of the vehicle and the horizontal. It is then sufficient to compare this angle with a range of predetermined angle values to know if the vehicle can be judged horizontal or not.
  • the horizontality evaluation step may comprise a direct measurement of horizontality by sensors. It is the simplest and most reliable solution, but it requires dedicated or adapted sensors for this function.
  • the horizontality evaluation step includes a step of integrating information on the occurrence of an event of the cycle of use of the vehicle.
  • the predefined level can be equal to the predefined threshold (below which the transfer is authorized).
  • the method further comprises an initial step of triggering the method by detecting an event of the cycle of use of the vehicle.
  • This gives a periodic process adapted, depending on the event or events considered, for example: the restart of the combustion engine of the vehicle, the filling of the vehicle fuel tank, its shutdown, the opening of a vehicle. door, a particular driving profile, etc.
  • Figure 1 shows such a vehicle.
  • a vehicle 1 for example a motor vehicle is equipped with a distributed system of tanks comprising a main tank 2 and an auxiliary tank 3.
  • the main tank 2 and the auxiliary tank 3 contain a solution of urea 4, intended to feed an injection device 5 for carry out a selective catalytic reduction of the nitrogen oxides in the exhaust of the vehicle 1.
  • Transfer means 6 are arranged between the auxiliary tank 3 and the main tank 2.
  • the transfer means 6 comprise, in the embodiment shown here, a transfer duct 61 and a piloted flap 62.
  • the variant of the system shown here does not include a specific pump to ensure the transfer of the liquid, because this transfer is achieved by gravity.
  • the auxiliary tank 3 is positioned higher than the main tank 2.
  • the pipe is disposed between the tanks so that the opening of the controlled valve 62 is sufficient to cause the transfer of liquid from the auxiliary tank 3 to the main tank 2
  • the main tank 2 can be disposed under the floor of the vehicle, and the auxiliary tank at a wheel well of the vehicle.
  • the auxiliary tank 3 and / or the main tank 2 may be equipped with an air vent.
  • the integration of a venting can be avoided by the use for one or other of the tanks (and preferably for the auxiliary tank) of a flexible bag whose volume adapts to the volume of liquid content.
  • the auxiliary tank 3 and / or the main tank 2 may be provided with other known systems in the field of solution tanks for selective catalytic reduction of nitrogen oxides: heating system, pressure / vacuum valve , electronic control module dedicated to the SCR function, etc.
  • Means are provided for determining the level of liquid in the main tank 2. It may be a level sensor, or a software means (for example based on an integration of the consumption of the liquid, corrected for the amount of liquid reintroduced into the tank), or a combination of such means.
  • the vehicle further comprises means for evaluating its horizontality 7. These horizontality evaluation means 7 allow to position a fixed reference of the vehicle angularly with respect to the horizontal.
  • the information provided by these means can be discrete (for example a simple Boolean information of the "horizontal vehicle” or “non-horizontal vehicle” type) or continuous (typically the value of the angle formed between the floor of the vehicle or any other reference and the horizontal).
  • the valve 62 is opened to begin the transfer of liquid from the auxiliary reservoir 3 to the main reservoir 2.
  • the transfer is interrupted, for example by closing the piloted flap 62, when one of the following conditions is fulfilled:
  • one or more of these parameters can be taken into account.
  • the invention thus provides a device offering high reliability as to the level of filling of the main tank by the auxiliary tank. In particular, it avoids any risk of overfilling of the main tank, that is to say, any risk of filling the main tank beyond the level leaving a free volume in the main tank sufficient to prevent deterioration in case of frost of the liquid which it contains, by expansion of this liquid.

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Abstract

L'invention porte sur un véhicule (1 ) comportant un système distribué de réservoirs d'un liquide, comportant un réservoir principal (2) et un réservoir auxiliaire (3), des moyens de transfert (6) du liquide du réservoir auxiliaire (3) vers le réservoir principal (2), comportant en outre des moyens d'évaluation de l'horizontalité du véhicule, les moyens de transfert (6) de liquide étant adaptés pour autoriser ou interdire le transfert de liquide du réservoir auxiliaire (3) vers le réservoir principal (2) en fonction d'un signal issu des moyens d'évaluation de l'horizontalité (7) du véhicule. L'invention concerne également un procédé comportant les étapes suivantes : - évaluation de l'horizontalité du véhicule (1 ); - évaluation du niveau de liquide dans le réservoir principal (2); - transfert de liquide du réservoir auxiliaire (3) vers le réservoir principal (2) si et seulement si le véhicule (1 ) est jugé horizontal et le niveau de liquide dans le réservoir principal (2) est inférieur à un seuil prédéfini.

Description

VEHICULE COMPORTANT UN SYSTEME DISTRIBUE DE RESERVOIRS DE LIQUIDE ET PROCEDE DE TRANSFERT D'UN LIQUIDE D'UN RESERVOIR AUXILIAIRE VERS UN RESERVOIR PRINCIPAL DANS UN TEL VEHICULE
[0001 ] La présente invention revendique la priorité de la demande française 1059882 déposée le 30 novembre 2010 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.
[0002] L'invention porte sur le domaine de la gestion des dispositifs de stockage d'un liquide dans un système distribué de réservoirs. On trouve de telles architectures, dans laquelle au moins un réservoir auxiliaire permet de compléter le niveau d'un réservoir principal notamment dans les dispositifs de traitement des gaz d'échappement d'un véhicule, et en particulier dans les dispositifs de réduction catalytique sélective des oxydes d'azote
[0003] Les moteurs à combustion, et en particulier les moteurs équipant les véhicules automobiles, sont soumis à des normes d'émission de polluants. Parmi les polluants dont les émissions sont réglementées, les oxydes d'azotes (ou NOx) peuvent être traités avant leur émission dans l'atmosphère par divers dispositifs. Une solution permettant de limiter les émissions de NOx est la réduction catalytique sélective desdits oxydes d'azote (ou « SCR » pour l'expression anglophone « sélective catalytic réduction »). [0004] La SCR consiste en un traitement des gaz d'échappement en y introduisant un agent réducteur (ou un précurseur d'un tel agent réducteur) en amont d'un catalyseur spécifique dit « catalyseur SCR » sur lequel l'agent va entraîner la réduction catalytique des oxydes d'azotes.
[0005] L'agent réducteur est couramment introduit dans les gaz d'échappement sous la forme d'une solution d'urée de composition standardisée (contenant autour de 30% d'urée).
[0006] Il est donc nécessaire, pour l'application de la catalyse SCR à un véhicule, d'embarquer dans le véhicule une quantité suffisante d'agent réducteur pour permettre au dispositif SCR de fonctionner entre deux remplissage en réducteur, par exemple à l'occasion d'une visite d'entretien du véhicule. [0007] Dans une application automobile classique, il faudrait par exemple embarquer entre 15 et 20 litres de solution d'urée pour permettre un pas de maintenance (kilométrage parcouru entre deux visites d'entretien) acceptable pour l'utilisateur.
[0008] Dans l'environnement technique très contraint d'un véhicule automobile, il peut être extrêmement difficile d'intégrer un réservoir de taille suffisante, de sorte qu'on a imaginé des dispositifs présentant un stockage de la solution d'urée distribué entre plusieurs réservoirs. Un réservoir principal assure alors l'alimentation des dispositifs d'introduction du réducteur dans les gaz d'échappement, tandis qu'un ou plusieurs réservoirs auxiliaires permettent le re-remplissage périodique ou continu du réservoir principal. On connaît une telle architecture notamment au travers du document EP2094953.
[0009] Afin d'éviter la nécessité de prévoir une pompe dédiée pour transférer du liquide d'un réservoir auxiliaire vers le réservoir principal, il est possible d'employer la gravité pour assurer ce transfert. Le document DE102008060937 présente un dispositif à deux réservoirs, un réservoir auxiliaire permettant de compléter le niveau d'un réservoir principal, par gravité.
[0010] Néanmoins, lors du gel d'une solution d'urée, cette dernière connaît une expansion. Par exemple, une solution de composition standardisée contenant environ 30% d'urée peut connaître une expansion de son volume de 12% lors de son gel. [001 1 ] Si un réservoir est trop plein, lors du gel de la solution qu'il contient, il est susceptible d'être détérioré voire détruit par l'expansion de la solution.
[0012] L'objet de l'invention est d'éviter la détérioration du réservoir principal d'un système distribué de réservoirs, en proposant un dispositif et un procédé permettant d'éviter de manière fiable un remplissage trop important du réservoir principal, afin d'y maintenir un volume libre suffisant pour contenir l'expansion de la solution lors de son gel.
[0013] Plus précisément, l'invention porte donc sur un véhicule comportant un système distribué de réservoirs d'un liquide, comportant un réservoir principal et un réservoir auxiliaire, des moyens de transfert du liquide du réservoir auxiliaire vers le réservoir principal, caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'évaluation de l'horizontalité du véhicule, et en ce que les moyens du transfert de liquide sont adaptés pour autoriser ou interdire le transfert de liquide du réservoir auxiliaire vers le réservoir principal en fonction d'un signal issu des moyens d'évaluation de l'horizontalité du véhicule.
[0014] En s'assurant que le véhicule est horizontal, on peut empêcher un transfert excessif de liquide vers le réservoir principal, et donc un remplissage trop important de ce dernier, qui serait lié par exemple à une mesure du niveau de liquide dans le réservoir faussée par l'inclinaison du véhicule, et donc du réservoir.
[0015] Dans une variante de l'invention, les moyens de transfert comportent une pompe.
[0016] Dans une autre variante de l'invention, les réservoirs et les moyens de transfert sont conformés pour assurer le transfert de liquide par gravité. Cela évite l'emploi d'une pompe pour cette fonction, et permet de gagner la consommation énergétique d'une telle pompe.
[0017] De préférence, le réservoir auxiliaire comporte une poche souple. Cela permet d'éviter de devoir équiper ce réservoir d'une mise à l'air libre.
[0018] De préférence, le système distribué de réservoir est un système de stockage d'un réducteur d'un système de réduction catalytique sélective des oxydes d'azote. C'est là l'application privilégiée de l'invention. Il convient bien évidemment de comprendre l'expression « réducteur » selon une acception large, pouvant s'agir d'une solution d'agent réducteur ou de précurseur d'un tel agent réducteur. L'exemple le plus typique est une solution d'urée. Il peut s'agir par exemple d'une solution contenant environ 30% d'urée. [0019] L'invention porte également sur un procédé de transfert d'un liquide d'un réservoir auxiliaire vers un réservoir principal dans un véhicule conforme à l'invention et tel que précédemment défini, comportant les étapes suivantes :
- évaluation de l'horizontalité du véhicule ;
- évaluation du niveau de liquide dans le réservoir principal ; - transfert de liquide du réservoir auxiliaire vers le réservoir principal si et seulement si le véhicule est jugé horizontal et le niveau de liquide dans le réservoir principal est inférieur à un seuil prédéfini.
Un tel procédé évite, grâce au contrôle de l'horizontalité du véhicule, d'éviter un surremplissage du réservoir principal qui pourrait survenir du fait d'une mesure de niveau dans le réservoir principal faussée du fait de l'inclinaison du véhicule, et donc du réservoir.
[0020] Dans une variante de l'invention, l'étape d'évaluation de l'horizontalité aboutit à un angle formé entre une référence fixe du véhicule et l'horizontale. Il suffit alors de comparer cet angle à une plage de valeurs d'angle prédéterminée pour savoir si le véhicule peut être jugé horizontal ou non.
[0021 ] Typiquement, l'étape d'évaluation de l'horizontalité peut comporter une mesure directe de l'horizontalité par des capteurs. C'est la solution la plus simple et la plus fiable, mais elle nécessite des capteurs dédiés ou adaptés pour cette fonction. [0022] Dans une variante de l'invention, l'étape d'évaluation de l'horizontalité comporte une étape d'intégration d'informations sur l'occurrence d'un événement du cycle d'utilisation du véhicule.
[0023] De préférence, on arrête le transfert dès que le véhicule n'est plus jugé horizontal.
[0024] De préférence, on arrête le transfert dès que le niveau de liquide dans le réservoir principal dépasse un niveau prédéfini. Le niveau prédéfini peut être égal au seuil prédéfini (en dessous duquel on autorise le transfert).
[0025] De préférence, le procédé comporte en outre une étape initiale de déclenchement du procédé par la détection d'un événement du cycle d'utilisation du véhicule. On obtient ainsi un procédé périodique adapté, en fonction de l'événement ou des événements pris en considération par exemple : le redémarrage du moteur à combustion du véhicule, le remplissage du réservoir de carburant du véhicule, son arrêt, l'ouverture d'une portière, un profil de roulage particulier, etc.
[0026] L'invention est décrite plus en détail ci-après et en référence à la figure unique représentant schématiquement un véhicule conforme à l'invention. [0027] La figure 1 présente un tel véhicule.
[0028] Un véhicule 1 , par exemple un véhicule automobile est équipé d'un système distribué de réservoirs comportant un réservoir principal 2 et un réservoir auxiliaire 3. Dans la variante de l'invention ici représentée, le réservoir principal 2 et le réservoir auxiliaire 3 contiennent une solution d'urée 4, destinée à alimenter un dispositif d'injection 5 pour réaliser une réduction catalytique sélective des oxydes d'azote à l'échappement du véhicule 1 .
[0029] Des moyens de transfert 6 sont disposés entre le réservoir auxiliaire 3 et le réservoir principal 2. Les moyens de transfert 6 comportent, dans le mode de réalisation ici représenté, un conduit de transfert 61 et un clapet piloté 62.
[0030] La variante du système ici représentée ne comporte par de pompe spécifique pour assurer le transfert du liquide, car ce transfert est réalisé par gravité. Pour cela, le réservoir auxiliaire 3 est positionné plus haut que le réservoir principal 2. La conduite est disposée entre les réservoirs de sorte que l'ouverture du clapet piloté 62 suffit à entraîner le transfert de liquide du réservoir auxiliaire 3 vers le réservoir principal 2. Typiquement, dans un véhicule automobile, le réservoir principal 2 peut être disposé sous le plancher du véhicule, et le réservoir auxiliaire au niveau d'un passage de roue du véhicule.
[0031 ] Le réservoir auxiliaire 3 et/ou le réservoir principal 2 peuvent être dotés d'une mise à l'air. L'intégration d'une mise à l'air peut être évitée par l'emploi pour l'un ou l'autre des réservoirs (et préférentiellement pour le réservoir auxiliaire) d'une poche souple dont le volume s'adapte au volume de liquide contenu.
[0032] Le réservoir auxiliaire 3 et/ou le réservoir principal 2 peuvent être dotés d'autres systèmes connus dans le domaine des réservoirs de solution pour dispositif de réduction catalytique sélective des oxydes d'azote : système de chauffage, clapet de pression / dépression, module électronique de contrôle dédié à la fonction SCR, etc.
[0033] Des moyens sont prévus pour déterminer le niveau de liquide dans le réservoir principal 2. Il peut s'agir d'un capteur de niveau, ou d'un moyen logiciel (par exemple basé sur une intégration de la consommation du liquide, corrigée de la quantité de liquide réintroduite dans le réservoir), ou d'une combinaison de tels moyens. [0034] Le véhicule comporte en outre des moyens d'évaluation de son horizontalité 7. Ces moyens d'évaluation de l'horizontalité 7 permettent de positionner une référence fixe du véhicule angulairement par rapport à l'horizontal. L'information fournie par ces moyens peut être discrète (par exemple une simple information booléenne du type « véhicule horizontal » ou « véhicule non horizontal ») ou continue (typiquement la valeur de l'angle formé entre le plancher du véhicule ou toute autre référence et l'horizontale). [0035] Lorsque le niveau du réservoir est inférieur à un seuil, et, de manière facultative selon le mode de réalisation de l'invention considéré, qu'un événement du cycle d'utilisation du véhicule est détecté (par exemple le redémarrage du moteur à combustion du véhicule, le remplissage du réservoir de carburant du véhicule, son arrêt, l'ouverture d'une portière, un profil de roulage particulier, etc.), et, si et seulement si le véhicule est considéré comme horizontal (par exemple, si l'angle formé par une référence fixe du véhicule par rapport à l'horizontale est dans une plage de valeur fixée), alors le clapet 62 est ouvert pour commencer le transfert de liquide du réservoir auxiliaire 3 vers le réservoir principal 2. [0036] Selon la variante de l'invention, le transfert est interrompu, par exemple par la fermeture du clapet piloté 62, lorsque l'une des conditions suivantes est remplie :
- une quantité prédéfinie de liquide a été transférée
- on détecte que le réservoir auxiliaire 3 est vide
- le niveau de liquide dans le réservoir principal 2 atteint un niveau prédéfini - le véhicule 1 n'est plus considéré comme horizontal
[0037] Dans un procédé conforme à l'invention, l'un ou plusieurs de ces paramètres peuvent être pris en compte.
[0038] L'invention propose ainsi un dispositif offrant une grande fiabilité quant au niveau de remplissage du réservoir principal par le réservoir auxiliaire. On évite en particulier tout risque de sur-remplissage du réservoir principal, c'est-à-dire tout risque de remplir le réservoir principal au-delà du niveau laissant un volume libre dans le réservoir principal suffisant pour éviter sa détérioration en cas de gel du liquide qu'il contient, par expansion de ce liquide.

Claims

REVENDICATIONS
1 . Véhicule (1 ) comportant un système distribué de réservoirs d'un liquide, comportant un réservoir principal (2) et un réservoir auxiliaire (3), des moyens de transfert (6) du liquide du réservoir auxiliaire (3) vers le réservoir principal (2), caractérisé en ce qu'il comporte en outre des moyens d'évaluation de l'horizontalité du véhicule, et en ce que les moyens de transfert (6) de liquide sont adaptés pour autoriser ou interdire le transfert de liquide du réservoir auxiliaire (3) vers le réservoir principal (2) en fonction d'un signal issu des moyens d'évaluation de l'horizontalité (7) du véhicule.
2. Véhicule selon la revendication 1 , dans lequel les moyens de transfert (6) comportent une pompe.
3. Véhicule selon la revendication 1 , dans lequel les réservoirs (2, 3) et les moyens de transfert (6) sont conformés pour assurer le transfert de liquide par gravité.
4. Véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le réservoir auxiliaire (3) comporte une poche souple.
5. Véhicule selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le système distribué de réservoirs est un système de stockage d'un réducteur d'un système de réduction catalytique sélective des oxydes d'azote.
6. Véhicule selon la revendication 5, caractérisé en ce que le réducteur est une solution d'urée.
7. Procédé de transfert d'un liquide d'un réservoir auxiliaire (3) vers un réservoir principal (2) dans un véhicule (1 ) selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé par les étapes suivantes :
- évaluation de l'horizontalité du véhicule (1 ) ;
- évaluation du niveau de liquide dans le réservoir principal (2) ; - transfert de liquide du réservoir auxiliaire (3) vers le réservoir principal (2) si et seulement si le véhicule (1 ) est jugé horizontal et le niveau de liquide dans le réservoir principal (2) est inférieur à un seuil prédéfini.
8. Procédé selon la revendication 7, dans lequel l'étape d'évaluation de l'horizontalité aboutit à un angle formé entre une référence fixe du véhicule (1 ) et l'horizontale.
9. Procédé selon la revendication 7 ou la revendication 8, dans lequel d'évaluation de l'horizontalité comporte une mesure directe de l'horizontalité par des capteurs.
10. Procédé selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce que l'étape d'évaluation de l'horizontalité comporte une étape d'intégration d'informations sur l'occurrence d'un événement du cycle d'utilisation du véhicule (1 ).
1 1 . Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 10, caractérisé en ce qu'on arrête le transfert dès que le véhicule (1 ) n'est plus jugé horizontal.
12. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 1 1 , caractérisé en ce qu'on arrête le transfert dès que le niveau de liquide dans le réservoir principal (2) dépasse un niveau prédéfini.
13. Procédé selon la revendication 12, caractérisé en ce que le niveau prédéfini est égal au seuil prédéfini.
14. Procédé selon l'une quelconque des revendications 7 à 13, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape initiale de déclenchement du procédé par la détection d'un événement du cycle d'utilisation du véhicule (1 ).
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