[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 C0 ₂ 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.