WO2014060664A1 - Structure de caisse d'un vehicule automobile - Google Patents

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WO2014060664A1
WO2014060664A1 PCT/FR2013/052138 FR2013052138W WO2014060664A1 WO 2014060664 A1 WO2014060664 A1 WO 2014060664A1 FR 2013052138 W FR2013052138 W FR 2013052138W WO 2014060664 A1 WO2014060664 A1 WO 2014060664A1
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tunnel
tank
body structure
exhaust line
storage tank
Prior art date
Application number
PCT/FR2013/052138
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Inventor
Aurelien LECOCQ
Original Assignee
Peugeot Citroen Automobiles Sa
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
    • B60K6/00—Arrangement or mounting of plural diverse prime-movers for mutual or common propulsion, e.g. hybrid propulsion systems comprising electric motors and internal combustion engines ; Control systems therefor, i.e. systems controlling two or more prime movers, or controlling one of these prime movers and any of the transmission, drive or drive units Informative references: mechanical gearings with secondary electric drive F16H3/72; arrangements for handling mechanical energy structurally associated with the dynamo-electric machine H02K7/00; machines comprising structurally interrelated motor and generator parts H02K51/00; dynamo-electric machines not otherwise provided for in H02K see H02K99/00
    • B60K6/08—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means
    • B60K6/12—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable fluidic accumulator
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B62—LAND VEHICLES FOR TRAVELLING OTHERWISE THAN ON RAILS
    • B62D—MOTOR VEHICLES; TRAILERS
    • B62D25/00—Superstructure or monocoque structure sub-units; Parts or details thereof not otherwise provided for
    • B62D25/20—Floors or bottom sub-units
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60K—ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PROPULSION UNITS OR OF TRANSMISSIONS IN VEHICLES; ARRANGEMENT OR MOUNTING OF PLURAL DIVERSE PRIME-MOVERS IN VEHICLES; AUXILIARY DRIVES FOR VEHICLES; INSTRUMENTATION OR DASHBOARDS FOR VEHICLES; ARRANGEMENTS IN CONNECTION WITH COOLING, AIR INTAKE, GAS EXHAUST OR FUEL SUPPLY OF PROPULSION UNITS IN VEHICLES
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    • B60K6/08—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means
    • B60K6/12—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable fluidic accumulator
    • B60K2006/123—Prime-movers comprising combustion engines and mechanical or fluid energy storing means by means of a chargeable fluidic accumulator for driving pneumatic motors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B60—VEHICLES IN GENERAL
    • B60Y—INDEXING SCHEME RELATING TO ASPECTS CROSS-CUTTING VEHICLE TECHNOLOGY
    • B60Y2400/00—Special features of vehicle units
    • B60Y2400/15—Pneumatic energy storages, e.g. pressure air tanks
    • Y—GENERAL 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
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
    • Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
    • Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
    • Y02T10/62—Hybrid vehicles

Definitions

  • the present invention relates to a vehicle powertrain comprising a hybrid pneumatic-thermal engine, and to a motor vehicle and more particularly to its body structure adapted to such a motor. It relates more particularly, but not limited to, the use of this type of engine in the automotive field, for vehicles for the transport of individual or collective passengers, or for the transport of freight. reference to this application that the following explanations will be given, although the invention is not limited thereto.
  • Pneumatic-thermal hybrid engines are called internal combustion engines, whatever the type of fuel, for example gasoline or diesel, which use the resistive torque at the input of the powertrain during the braking phases.
  • control of the storage of the compressed air from the combustion chamber to a tank and then its return from the tank directly into the combustion chamber is done by controlling so-called charge-discharge valves dedicated to this function, arranged on one or more engine cylinders.
  • charge-discharge valves dedicated to this function, arranged on one or more engine cylinders.
  • This type of engine thus accepts at least three modes of operation: - the thermal mode: it converts the energy contained in the fuel into mechanical work; - the pump mode: it converts the mechanical energy (torque, speed) into thermodynamic energy (pressure, temperature) that will be called pneumatic energy; and - pneumatic mode: it converts pneumatic energy into mechanical work.
  • Mode management is provided by a calculator that interprets the driver request and converts it into commands for the different actuators.
  • This type of hybrid thermal-pneumatic engine is very interesting for several reasons: it allows gains in terms of fuel consumption, and, as a corollary, it promotes the reduction of C0 2 emissions and polluting compounds to be treated on the exhaust line, and this without having to embark battery-type electrical energy storage devices that must be recharged / replaced / controlled.
  • This type of heat-pneumatic engine is particularly suitable for equipping vehicles more city-oriented because it allows frequent reboots without over-consumption of fuel.
  • the invention therefore aims to improve the implementation in a vehicle of a gas tank, and more particularly the implantation of the compressed air tank of a hybrid thermal-pneumatic engine.
  • the invention firstly relates to a body structure of a motor vehicle comprising a cockpit floor having a tunnel, said tunnel housing together at least a portion of a gas storage tank under pressure and an exhaust line portion, said exhaust line portion passing through said tank. [0009] It has thus been found a new implantation for this pressurized gas storage tank, namely at least partly in the tunnel.
  • the floor of the passenger compartment of a motor vehicle has a tunnel of transmission, projecting from the floor, which is generally disposed along the longitudinal axis of the vehicle and which allows to house some organs under the vehicle, including a portion of the lines of the exhaust line.
  • the invention therefore provides for exploiting the space available in the tunnel to house the tank, and to cross this tank through the portion of the exhaust line which is usually housed there.
  • This implementation is advantageous in that the tank can be integrated with the vehicle without negative impact on the volume available in the trunk, and it solves the problem of lack of space in the immediate environment of the engine at the front of the vehicle.
  • the invention therefore provides an implantation solution for this compact gas tank under pressure, which does not require upset the design of the body structure, or add specific devices in addition to the tank, and which provides for the operation of the hybrid thermal-pneumatic engine the ability to adjust the supply temperature of compressed gas from the tank.
  • the tank may be provided with a passage to the sealed walls for the insertion of the portion of the exhaust line.
  • the walls can belong to the tank and open into openings on two opposite sides of the tank. These walls can also be those of the portion of the exhaust line itself, the tank being provided with openings as previously in which it is inserted the portion of the exhaust line.
  • the reservoir has an elongated shape, its length being arranged along the length of the tunnel.
  • the tunnel itself is disposed substantially along the longitudinal axis (X axis) of the vehicle.
  • the gas storage tank may thus have a length less than or equal to that of the tunnel.
  • the gas storage tank - or the gas storage tank portion housed in the tunnel - has a section of shape close to and smaller than those of the section of the tunnel.
  • a thermal-pneumatic hybrid engine of medium power may require a tank with a volume of the order of 5 to 50 liters, and for example around 20 to 25 liters.
  • the shape of the tank is therefore adapted to the size of the tunnel of the vehicle to obtain the recommended volume.
  • the gas storage tank comprises a portion housed in the tunnel and at least a portion disposed outside the tunnel, and in particular below the cockpit floor and laterally with respect to the tunnel and / or forward and / or behind the tunnel.
  • These off-tunnel portions may have several reasons to be, the first being to be able to offer a given storage volume greater than the available volume under tunnel, another reason being that these off-tunnel portions of the tank can facilitate the relative positioning between tank and tunnel and / or facilitate the assembly / attachment of the tank to the body structure.
  • the storage tank comprises a majority portion housed in the tunnel and two minority portions disposed under the cockpit floor and on either side of the tunnel. There is thus a large part of the tank housed in the tunnel, and two appendages to this tank, preferably symmetrical, of the same length or not as the part of the tank under tunnel, and which flank the part of the tank under tunnel.
  • the gas storage tank is provided with fixing means for cooperating with complementary fastening means supported by said structure.
  • the reservoir can thus be provided with protruding compounds on the front face, and / or on the rear face and / or laterally, for example at the level of any appendage or appendages arranged outside the tunnel.
  • the fastening means comprise at least one elastic shim (also referred to as "silent block" in English).
  • the body structure described above is associated with an exhaust line whose silencer is disposed behind the gas storage tank.
  • it is the portion of the exhaust line which is housed in the tunnel which is equipped with a silencer.
  • the implementation according to the invention may therefore necessitate to move this silencer further back (more "downstream" of the exhaust line if it is considered that the exhaust gases from the engine flow from an upstream end (the closer to the engine) at a downstream end (at the exit), either in the tunnel or further back, outside the tunnel.
  • the portion of the exhaust line passing through the gas storage tank. is substantially disposed along the length of the reservoir, being disposed horizontally or possibly inclined with respect to the horizontal.
  • the invention also relates to any motor vehicle comprising the body structure described above. It also relates to such a vehicle also equipped with a hybrid thermal-pneumatic engine and which is in fluid connection with the exhaust line comprising the line portion housed in the tunnel and with the gas storage tank.
  • FIG. 1 represents a schematic diagram of a pneumatic hybrid motor
  • FIG. 2 represents a top view, seen from above, of a pressurized gas storage tank used for the hybrid engine of FIG. 1;
  • FIG. 3 is a bottom view of the tank of FIG. 1 once; implanted in a motor vehicle,
  • FIG. 4 is a side view of the vehicle in which the tank according to FIGS. 2 and 3 is installed,
  • FIG. 5 is a longitudinal section along the longitudinal axis of the front part of the vehicle according to FIG. 4;
  • FIG. 6 is a cross section along the transverse axis of the front part of the vehicle;
  • FIG. 7 is a bottom view of the vehicle of the preceding figures.
  • Figure 1 shows a known pneumatic-thermal hybrid engine. It comprises conventionally a motor block M comprising a cylinder head 1 and four cylinders 2. Each cylinder comprises in this case shown an air intake valve 5 supplied with air by a conventional air intake circuit according to the arrow f1, two exhaust valves 4, and a charge and discharge valve 6 of compressed air.
  • the intake and exhaust valves 4 cooperate with a dispensing device, for example by camshafts, (not shown) which allows the opening and closing of these valves depending on the position of the piston (not shown). ) in the cylinder 2.
  • the compressed air charging and discharging valve 6 cooperates with a clean dispensing device, not shown, which allows its opening and closing according to the needs of the charge and discharge of gas under pressure, needs which do not depend essentially on the position of the piston in the cylinder 2.
  • the engine further comprises an intake air distributor 3 for the distribution of intake air in the cylinders 2 via the intake valves 5, an exhaust manifold 1 for exhausting the exhaust gases of the cylinders 2 through the exhaust valve 4 to the exhaust line 9 in the direction of the arrow f3.
  • the engine also comprises pressurized gas storage means in the form of a tank 8 for storing pressurized gas, and a network 7 of pipes (a main pipe and derived pipes for each of the cylinders) connecting the reservoir 8 for storing gas under pressure at the cylinders 2 at their valve 6 for charging and discharging gas under pressure.
  • the arrow f2 indicates that the compressed air comes to feed the tank 8 from the combustion chambers during the braking phases, in thermal operating mode, and that the compressed air takes the opposite path when the engine goes into pneumatic operation mode, during restarts in particular.
  • the compression is made using the cylinders 2, the maximum pressure in the tank 8 directly depends on the compression ratio of the engine. For example, for a petrol engine with a compression ratio of 1 1, the maximum pressure reached in the tank will be of the order of 20 bars. Beyond this pressure, the motor in pneumatic pump mode, that is energy recovery by air compression, will no longer be able to drive air to the compressed air tank. At these pressure levels and for compatible tank volumes for a light vehicle type automotive application, for example less than 50 liters, the storage capacity is of the order of magnitude of the kinetic energy available on a small braking (30 km / h at 0 km / h). The amount of stored energy is relatively low, it is here to recover and use energy in short time. This technology relies on the responsiveness and ability of the system to quickly switch from a heat engine mode to a pneumatic pump mode or from a pneumatic motor mode to a heat engine mode.
  • the invention relates to the implantation of the tank 8 in the vehicle and is understood in view of all of Figures 2 to 7.
  • This tank according to the example given here, is walled sheet metal, d ' a thickness of the order of 1 to 10 mm, especially about 5 mm, and it defines a volume of between 18 and 25 liters, here of 20 liters.
  • FIG. 2 and FIG. 3 show the shape of the tank 8 according to the example of the invention: it is defined by a so-called main portion 9 and two symmetrical lateral portions 10a and 10b which extend the main portion laterally. .
  • the main portion 9 is intended to be housed in the tunnel 20 of the floor 21 belonging to the body structure V ( Figure 4) of a motor vehicle, tunnel shown in particular in Figure 6 and which is arranged along the axis longitudinal X of the vehicle.
  • This main portion has a substantially horizontal upper face 91 with a recess at one-third of its length L, lateral faces 92 substantially inclined relative to the vertical, as can be seen in FIG. 6, and a substantially horizontal, visible lower face 93.
  • the cross section of this main portion 9, substantially trapezoidal as can be seen in Figure 6, is similar in shape to that of the tunnel 20, but being dimensioned so that the distance between the the tank wall and the tunnel wall remain greater than or equal to a safety distance, example of about 5 mm.
  • the tunnel section 20 changes along its length L1, with a width (measured along the transverse axis Y of the vehicle) decreasing from front to rear.
  • the first half, at the front of the vehicle, has a progressive narrowing towards the rear
  • the second half at the rear defines a narrower corridor with parallel walls.
  • the portion 9 of the tank is housed in the first half of the tunnel, and its section (width) decreases along its length L1 in a manner similar to that of the tunnel.
  • that of the tank can adapt accordingly: in the example shown, we see a recess in the upper wall 91 of the tank which corresponds to a similar recess in the tunnel ceiling 20.
  • the main portion 9 occupies a maximum volume under tunnel.
  • the length L of this main portion 9 is smaller than that, L1, of the tunnel 20: the length L may be equal to about 1/3 to 2/3 of the length L1 of the tunnel, depending on the size of the section of the tunnel and the volume of the desired tank. In the example shown, the length L is approximately half that of L1, the portion 9 being located in front of the tunnel 20 so that the front face 94 thereof, visible in FIG. of the front face of the tunnel 20.
  • FIGS. 2 and 3 show that, from the front face 94 of the reservoir portion 9, project two rods 11a, 11b, also called fixing lines which are used to fix the tank to the body structure.
  • the attachment uses the cradle 30 - visible in Figure 3 - also allowing, in a known manner, to fix rolling gear (not shown) on the stretchers 40,41, also called sleepers, visible in Figure 7 and arranged along each of the longitudinal edges of the tunnel.
  • the tank is fixed by its lines 1 1 a, 1 1 b to the cradle 30 by means of elastic shims not shown.
  • the main portion 9 of the reservoir 8 is extended laterally by two lateral portions 10a, 10b arranged symmetrically with respect to the portion 9 and whose lower faces are in the extension of the lower face 93 of the horizontal main portion 9.
  • FIGs 5, 6 and 7 more particularly to show the relative positioning between the reservoir 8 and the portion 13 of the exhaust line 12 to be housed usually in the tunnel 20.
  • This portion 13 is a metal tubing generally of cylindrical section section much smaller than the height of the tunnel and that of the portion 9 of the tank 8, and wall thickness of about 1 to 10 mm for example from 2 to 5 mm. It is provided according to the invention that this portion 13 passes through the portion 9 of the tank from side to side, over its entire length L, said portion 13 being substantially rectilinear and also oriented substantially along the longitudinal axis X of the vehicle, as the tunnel 20 and the reservoir 8.
  • the association between the reservoir 8 and the tubing 13 is made so that there is a perfect seal between the two components, and no possible gas leak from the tank 8 to the tubing 13 or to the outside and vice versa.
  • Either the tank is designed so that it defines a cylindrical passage defined by an internal wall inside the tank, passage which opens into circular openings 95a, 95b made as in the previous case in the front face and in the rear face of the tank.
  • the tank may be an assembly of two half-tanks, each defining two half-shells which, assembled, will constitute the cylindrical passage.
  • the tank can be made in several parts, once it is then assembled with / around the tubing 13.
  • the tubing 13 is then connected normally with conventional connection means with the rest of the line of exhaust 12 forward 12a and back 12b of the tank 8, when it comes to mount the assembly in the tunnel 20.
  • this passage can either have a section very close to that of tubing 13, which is inserted by force in the cylindrical sheath thus formed through the tank 8, or a lower section.
  • the sealed passage through the tank is equipped at each of its ends, an exhaust type connection for connecting this passage to the rest of the exhaust line, in known manner, by clamps in particular.
  • the muffler 14 surrounds the portion 12b of the exhaust line, outside the tank 8 of course but still in the tunnel 20. It is also possible to move it beyond of the tunnel, which may be necessary in configurations where the length of the tank 8 is close to that of the tunnel 20.

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Abstract

L'invention a pour objet une structure de caisse d'un véhicule automobile comprenant un plancher d'habitacle présentant un tunnel, caractérisée en ce que ledit tunnel loge conjointement au moins une portion (9) d'un réservoir (8) de stockage de gaz sous pression et une portion de ligne d'échappement, ladite portion de ligne d'échappement traversant ledit réservoir.

Description

STRUCTURE DE CAISSE D'UN VEHICULE AUTOMOBILE
[oooi ] La présente invention se rapporte à un groupe motopropulseur de véhicule comportant un moteur hybride pneumatique-thermique, et à un véhicule automobile et plus particulièrement à sa structure de caisse adaptée à un tel moteur. 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, quel que soit le type de carburant, par exemple 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 vu de brûler du carburant, 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 consommation de carburant), 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] Ce type de moteur hybride thermique-pneumatique est donc très intéressant à plusieurs titres : il permet des gains en termes de consommation de carburant, et, en corollaire, il favorise la réduction des émissions de C02 et de composés polluants à traiter sur la ligne d'échappement, et ceci sans avoir à embarquer de dispositifs de stockage d'énergie sous forme électrique du type batterie qui doivent être rechargés/remplacés/pilotés. Ce type de moteur thermique-pneumatique est notamment très approprié pour équiper des véhicules plutôt à vocation citadine, car il permet des redémarrages fréquents sans surconsommation de carburant.
[0006] Cependant, ce type de technologie impose l'ajout d'un réservoir pour l'air comprimé, dont l'implantation dans le véhicule peut s'avérer délicate, car l'environnement du moteur sous le capot à l'avant des véhicules est généralement déjà très encombré, et il est souhaitable, à l'arrière du véhicule, de conserver un volume de coffre suffisant.
[0007] L'invention a alors pour but d'améliorer l'implantation dans un véhicule d'un réservoir de gaz, et plus particulièrement l'implantation du réservoir d'air comprimé d'un moteur hybride thermique-pneumatique. [0008] L'invention a tout d'abord pour objet une structure de caisse d'un véhicule automobile comprenant un plancher d'habitacle présentant un tunnel, ledit tunnel logeant conjointement au moins une portion d'un réservoir de stockage de gaz sous pression et une portion de ligne d'échappement, ladite portion de ligne d'échappement traversant ledit réservoir. [0009] Il a ainsi été trouvé une nouvelle implantation pour ce réservoir de stockage de gaz sous pression, à savoir au moins en partie dans le tunnel. On rappelle ici que, de façon connue, le plancher de l'habitacle d'un véhicule automobile présente un tunnel de transmission, en saillie du plancher, qui est généralement disposé selon l'axe longitudinal du véhicule et qui permet de loger certains organes sous le véhicule, notamment une portion des conduites de la ligne d'échappement. L'invention prévoit donc d'exploiter l'espace disponible dans le tunnel pour y loger le réservoir, et de faire traverser ce réservoir par la portion de la ligne d'échappement qui y est usuellement logée. 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. Le fait d'associer étroitement la ligne d'échappement qui est dans le tunnel et le réservoir est également intéressant, car on peut garantir un positionnement relatif correct/reproductible plus facilement, notamment en effectuant le montage rigide d'une pièce dans l'autre, avant le montage de l'ensemble dans le tunnel. En outre, cette configuration autorise l'exploitation optimale de la chaleur des gaz d'échappement circulant dans la portion de ligne d'échappement du tunnel pour le gaz stocké dans le réservoir. Enfin, il est déjà prévu d'équiper la structure de caisse de moyens de fixation mécanique de pièces mécaniques, comme la ligne d'échappement ou des points de fixation pour les trains roulants, il est donc possible de réemployer ces moyens pour les utiliser à fixer également le réservoir de stockage ou à ne fixer que le réservoir si on a assuré une liaison mécanique suffisante entre réservoir et portion de ligne d'échappement. [ooi o] L'invention offre donc une solution d'implantation pour ce réservoir de gaz sous pression qui est compacte, qui ne nécessite pas de bouleverser la conception de la structure de caisse, ou d'ajouter des dispositifs spécifiques outre le réservoir, et qui offre pour le fonctionnement du moteur hybride thermique-pneumatique la possibilité d'ajuster la température d'alimentation en gaz comprimé provenant du réservoir. [001 1 ] Le réservoir peut être pourvu d'un passage aux parois étanches permettant l'insertion de la portion de ligne d'échappement. Les parois peuvent appartenir au réservoir et déboucher dans des ouvertures pratiquées sur deux faces opposées du réservoir. Ces parois peuvent aussi être celles de la portion de la ligne d'échappement elle-même, le réservoir étant pourvu d'ouvertures comme précédemment dans lesquelles on vient insérer la portion de ligne d'échappement.
[0012] De préférence, le réservoir présente une forme allongée, sa longueur étant disposée selon la longueur du tunnel. Généralement, le tunnel est lui-même disposé sensiblement selon l'axe longitudinal (axe X) du véhicule. [0013] Le réservoir de stockage de gaz peut ainsi présenter une longueur inférieure ou égale à celle du tunnel.
[0014] De préférence, le réservoir de stockage de gaz - ou la portion de réservoir de stockage des gaz logée dans le tunnel - présente une section de forme voisine de, et de dimensions inférieures à, celles de la section du tunnel.
[0015] On peut ainsi exploiter au maximum le volume disponible délimité par le tunnel, en respectant bien sûr une distance minimale suffisante entre la paroi du réservoir et celle du tunnel pour tenir compte des tolérances de dimensionnement, du montage etc ...
[0016] A noter qu'un moteur hybride thermique-pneumatique de puissance moyenne peut nécessiter un réservoir d'un volume de l'ordre de 5 à 50 litres, et par exemple aux alentours de 20 à 25 litres. On adapte donc la forme du réservoir au dimensionnement du tunnel du véhicule pour obtenir le volume préconisé.
[0017] Selon une variante, le réservoir de stockage de gaz comprend une portion logée dans le tunnel et au moins une portion disposée hors du tunnel, et notamment sous le plancher d'habitacle et latéralement par rapport au tunnel et/ou en avant et/ou en arrière du tunnel. Ces portions hors tunnel peuvent avoir plusieurs raisons d'être, la première étant de pouvoir offrir un volume de stockage donné supérieur au volume disponible sous tunnel, une autre raison étant que ces portions hors tunnel du réservoir peuvent faciliter le positionnement relatif entre réservoir et tunnel et/ou faciliter le montage / la fixation du réservoir à la structure de caisse.
[0018] Selon un mode de réalisation, le réservoir de stockage comprend une portion majoritaire logée dans le tunnel et deux portions minoritaires disposées sous le plancher d'habitacle et de part et d'autre du tunnel. On ainsi une partie importante du réservoir logée dans le tunnel, et deux appendices à ce réservoir, de préférence symétriques, de même longueur ou pas que la partie du réservoir sous tunnel, et qui viennent flanquer la partie du réservoir sous tunnel.
[0019] De préférence, le réservoir de stockage de gaz est muni de moyens de fixation destinés à coopérer avec des moyens de fixation complémentaires supportés par ladite structure. Le réservoir peut ainsi être muni de composés saillants en face avant, et/ou en face arrière et/ou latéralement, par exemple au niveau du ou des appendices éventuels disposés hors du tunnel. [0020] Dans tout le présent texte, on comprend par convention les termes « avant >>, « arrière >>, « latéral >> et autre terme de positionnement spatial en référence à l'axe longitudinal du véhicule placé sur un plan horizontal, et orienté depuis l'avant vers l'arrière du véhicule, les différents composants étant décrits dans leur position d'implantation. [0021 ] Avantageusement, les moyens de fixation comprennent au moins une cale élastique (désignée également sous le terme de « silent block >> en anglais).
[0022] Selon une variante, la structure de caisse décrite plus haut est associée à une ligne d'échappement dont le silencieux est disposé en arrière du réservoir de stockage de gaz. En effet, il est usuel que ce soit la portion de ligne d'échappement qui est logée dans le tunnel qui soit équipée d'un silencieux. L'implantation selon l'invention peut donc nécessiter de déplacer ce silencieux plus en arrière (plus en « aval >> de la ligne d'échappement si on considère que les gaz d'échappement issus du moteur circulent d'une extrémité amont (la plus proche du moteur) à une extrémité aval (en sortie), soit dans le tunnel soit plus en arrière, hors du tunnel. [0023] Selon un mode de réalisation, la portion de ligne d'échappement traversant le réservoir de stockage de gaz est sensiblement disposée selon la longueur du réservoir, en étant disposée horizontalement ou éventuellement de façon inclinée par rapport à l'horizontale.
[0024] L'invention a également pour objet tout véhicule automobile comprenant la structure de caisse décrite plus haut. Elle a également pour objet un tel véhicule également équipé d'un moteur hybride thermique-pneumatique et qui est en connexion fluidique avec la ligne d'échappement comprenant la portion de ligne logée dans le tunnel et avec le réservoir de stockage de gaz.
[0025] 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.
[0026] 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.
[0027] 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.
[0028] 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.
[0029] 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 1 1 , 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. [0030] 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.
[0031 ] L'invention concerne l'implantation du réservoir 8 dans le véhicule et 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.
[0032] 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.
[0033] 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.
[0034] 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, L1 , du tunnel 20 : la longueur L peut être égale à environ 1/3 à 2/3 de la longueur L1 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 L1 , 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 1 1 a, 1 1 b, 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 1 1 a, 1 1 b au berceau 30 par l'intermédiaire de cales élastiques non représentées. [0035] 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.
[0036] 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. 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.
[0037] L'association entre le réservoir 8 et cette tubulure 13est 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.
[0038] 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. [0039] 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.
[0040] 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 type échappement permettant de raccorder ce passage au reste de la ligne d'échappement, de façon connue, par des colliers de serrage notamment.
[0041 ] 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 nécessaire dans des configurations où la longueur du réservoir 8 est proche de celle du tunnel 20.

Claims

Revendications
1 . Structure de caisse (V) d'un véhicule automobile comprenant un plancher d'habitacle (21 ) présentant un tunnel (20), caractérisée en ce que ledit tunnel loge conjointement au moins une portion (9) d'un réservoir de stockage de gaz sous pression (8) et une portion (13) de ligne d'échappement (12), ladite portion de ligne d'échappement traversant ledit réservoir.
2. Structure de caisse (V) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le réservoir (8) est pourvu d'un passage aux parois étanches permettant l'insertion de la portion (13) de ligne d'échappement (12).
3. Structure de caisse (V) selon l'une des revendications précédentes, caractérise en ce que le réservoir (8) de stockage de gaz présente une forme allongée, sa longueur (L1 ) étant disposée selon la longueur (L) du tunnel (20).
4. Structure de caisse (V) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réservoir (8) de stockage de gaz présente une longueur (L1 ) inférieure ou égale à celle (L) du tunnel (20).
5. Structure de caisse (V) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réservoir (8) de stockage de gaz ou la portion (9) de réservoir de stockage des gaz logée dans le tunnel présente une section de forme voisine de et de dimensions inférieures à celles de la section du tunnel (20).
6. Structure de caisse (V) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réservoir (8) de stockage de gaz comprend une portion (9) logée dans le tunnel (20) et au moins une portion (10a,10b) disposée hors du tunnel, et notamment sous le plancher (21 ) d'habitacle et latéralement par rapport au tunnel et/ou en avant et/ou en arrière du tunnel.
7. Structure de caisse (V) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que le réservoir (8) de stockage comprend une portion majoritaire (9) logée dans le tunnel et deux portions minoritaires (10a, 10b) disposées sous le plancher (21 ) d'habitacle et de part et d'autre du tunnel (20).
8. Structure de caisse (V) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que le réservoir (8) de stockage de gaz est muni de moyens de fixation (1 1 a,1 1 b) destinés à coopérer avec des moyens de fixation complémentaires (30) supportés par ladite structure.
9. Structure de caisse (V) selon la revendication précédente, caractérisée en ce que les moyens de fixation comprennent au moins une cale élastique.
10. Structure de caisse (V) selon l'une des revendications précédentes, caractérisée qu'elle est associée à une ligne d'échappement (12) dont le silencieux (14) est disposé en arrière du réservoir (8) de stockage de gaz.
1 1 . Structure de caisse selon l'une des revendications précédentes, caractérisée en ce que la portion (13) de ligne d'échappement traversant le réservoir (8) de stockage de gaz est sensiblement disposée selon la longueur (L1 ) du réservoir, en étant disposée horizontalement ou éventuellement de façon inclinée par rapport à l'horizontale.
12. Véhicule automobile comprenant la structure de caisse (V) selon l'une des revendications précédentes, et un moteur hybride thermique-pneumatique (M) qui est en connexion fluidique avec la ligne d'échappement (12) comprenant la portion (13) de ligne logée dans le tunnel (20) et avec le réservoir (8) de stockage de gaz.
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