Brevet FR2932906A1 — publié le 20091225

Procédé de simulation de la ventilation d'un réservoir à liquide La présente invention se rapporte à un procédé de simulation de ventilation d'un réservoir à liquide, en particulier d'un réservoir de carburant liquide d'un véhicule, comportant un volume interne, une paroi délimitant ledit volume interne, et un ensemble de clapets de ventilation du volume interne, moyennant un dispositif de traitement de données contenant un modèle virtuel du réservoir. Par réservoir à liquide on entend désigner tout réservoir pour une matière liquide de nature quelconque. L'invention s'adresse de préférence à ceux que l'on monte sur des véhicules motorisés tels que des véhicules automobiles, tels que les réservoirs à carburant ou à additif anti-pollution (urée par exemple, qui sert à réduire les NOx dans les gaz d'échappement). Elle s'adresse plus particulièrement aux réservoirs à carburant liquide. De tels réservoirs peuvent être fabriqués par toute technique connue avant d'être équipés de la jauge de liquide. Ils peuvent par exemple être obtenus par emboutissage et/ou soudure de tôles d'acier, par extrusion-soufflage de paraisons en matière plastique de divers types, par coulée ou injection de diverses matières dans un moule ou par toute autre technique apte à la fabrication d'objets creux fermés capables de contenir des liquides. L'invention convient particulièrement pour la simulation de réservoirs en matière plastique, plus particulièrement ceux obtenus par la technique d'extrusion-soufflage. Par véhicule on entend désigner tout engin mobile pouvant se déplacer dans une direction quelconque variant au cours du déplacement selon une pente qui peut elle-même varier aussi au fil du déplacement et plus particulièrement ceux qui peuvent se déplacer sur une surface horizontale ou inclinée. Par dispositif de traitement de données, on entend désigner tout dispositif programmable permettant de traiter un ensemble de données, en particulier sous forme de fichiers de données informatiques, suivant un ensemble d'instructions logiques, ou logiciel. En particulier, on entend désigner de cette façon tout ordinateur électronique programmable. Par support informatique, on entend désigner tout dispositif de rétention de données lisible par un tel dispositif de traitement de données, comme, par exemple, un dispositif de mémoire optique, tel qu'un CD-Rom, DVD, ou autres, un dispositif de mémoire magnétique, tel qu'un disque dur, bande magnétique, 2932906 -2 disquette, ou autres, ou un dispositif de mémoire électronique, tel qu'une puce de mémoire, flash ou autres. Par logiciel ou modèle virtuel, on entend désigner toute description détaillée sous forme de fichiers de données informatiques, en particulier des 5 fichiers de données informatiques aptes à être traités par des logiciels de conception assistée par ordinateur (CAO). Par clapet de ventilation on entend désigner tout conduit équipé de moyens de fermeture permettant de préférence le passage de gaz dans les deux sens, mais se refermant pour éviter le passage de liquide. 10 Un réservoir à liquide est normalement fermé afin d'éviter des pertes de liquide. Toutefois, un réservoir hermétiquement fermé présenterait un risque d'éclatement à cause de surpressions dues à l'expansion thermique et/ou l'évaporation du liquide. Par contre, la consommation progressive du liquide dans le réservoir entraînerait une dépression dans le réservoir, laquelle pourrait 15 finir par empêcher l'extraction du liquide par une pompe à carburant. En outre, en particulier si le réservoir est incliné, la formation de poches d'air dans le réservoir peut limiter le volume de liquide au remplissage. L'objet de l'ensemble des clapets de ventilation dont sont généralement équipés les réservoirs à carburant est d'éviter ces deux inconvénients. Toutefois, 20 comme chaque clapet de ventilation se referme lorsqu'il est atteint par le niveau de liquide dans le réservoir, si le niveau de liquide dépasse celui de tous les clapets de ventilation, le réservoir ne pourra plus être ventilé. On entend par volume maximal ventilable de liquide, le volume maximal de liquide dans le réservoir pour une certaine inclinaison du réservoir, pour lequel au moins un 25 clapet dudit ensemble de clapets de ventilation n'est pas encore noyé sous le liquide et peut donc encore ventiler ledit réservoir, étant entendu que pour tout volume supérieur à celui-ci, le réservoir ne sera plus ventilable. Afin de valider la forme et volume du réservoir ainsi que le positionnement de l'ensemble de clapets de ventilation, il est avantageux de simuler la ventilation du réservoir sur 30 un modèle virtuel du réservoir. Le logiciel �Fuel Tank Simulator v. 3.0� de Drutech Corp propose un procédé de simulation de ventilation d'un réservoir à liquide, en particulier d'un réservoir de carburant liquide d'un véhicule, comportant un volume interne, une paroi délimitant ledit volume interne, et un ensemble de clapets de ventilation du volume interne, moyennant un dispositif de traitement de données contenant un - 3 modèle virtuel du réservoir, et comportant le calcul d'un volume maximal ventilable de liquide pour un angle limite d'inclinaison du réservoir. Toutefois, on a découvert de manière inattendue que, à cause des formes complexes des réservoirs, l'angle critique d'inclinaison du réservoir peut ne pas être l'angle d'inclinaison maximale : le volume maximal ventilable de liquide peut en effet parfois être inférieur pour un angle inférieur. Le procédé de simulation de l'état de la technique a donc l'inconvénient d' éventuellement indiquer un volume maximal ventilable de liquide supérieur au réel. Le procédé de simulation de l'invention a donc pour objet de mieux préciser le volume critique de liquide dans le réservoir, ainsi que, de préférence, l'angle d'inclinaison correspondant. Pour cela, le procédé de simulation de l'invention comporte en outre le calcul d'au moins un volume maximal ventilable de liquide pour au moins un angle intermédiaire d'inclinaison inférieur audit angle limite, mais supérieur à zéro. A noter que l'angle maximal ventilable pourrait être nul dans le cas où l'on ne ventile pas à l'horizontal, mais il s'agit alors là d'un design incorrect qui peut souvent être identifié sans calcul. En pratique, on discrétise le domaine des angles d'inclinaison à étudier (qui va donc d'un angle 0 à l'angle limite) en fonction de sa taille de manière à déterminer par exemple 5 points exacts. Les points intermédiaires (et qui complètent la courbe) sont alors obtenus par interpolation. On peut être plus précis au détriment de la rapidité de calcul. Cinq points de calcul exact constituent un bon compromis en pratique. De préférence, lesdits volumes maximaux peuvent être calculés pour plusieurs angles d'orientation de ladite inclinaison du réservoir. Dans le cadre de l'invention, on entend désigner par: - �angle d'inclinaison� ou de pente, l'angle 0 que fait un plan de référence du réservoir avec l'horizontale; dans un système de coordonnées orthogonales, on peut définir 2 axes orthogonaux X et Y compris dans le plan de référence (par exemple: l'axe X allant de l'avant vers l'arrière du véhicule et l'axe Y allant de la gauche vers la droite du véhicule) et un axe Z orthogonal à ce plan; l'angle 0 est alors l'angle dont a basculé l'axe Z dans la position inclinée (en pente) du réservoir; et - �angle d'orientation� ou de direction, l'angle a selon laquelle l'inclinaison est appliquée; dans le système de coordonnées orthogonales défini ci-dessus, il s'agit en fait de l'angle que fait la perpendiculaire à l'axe autour duquel le - 4 plan de référence a basculé, avec l'axe X (ou l'angle que fait l'axe autour duquel le plan de référence a basculé, avec l'axe Y). La figure 3 en annexe au présent mémoire illustre schématiquement ces définitions. De préférence, le moindre des volumes maximaux calculés en faisant varier l'angle d'inclinaison (0) entre 0 et sa valeur maximale est identifié comme volume limite de liquide à différentes valeurs de l'angle d'orientation (a) et ce volume est porté dans un graphique en toile d'araignée ou �spider graph�. On peut également porter en spider graph, la valeur de l'angle associé à ce volume limite, ou angle limite, en fonction toujours de l'angle d' orientation (a). En pratique, on génère souvent 2 spider graphs : - un 1 er portant le volume limite ventilable en fonction de la direction - un 2nd portant l'angle limite en fonction de la direction. Par exemple : à partir de la direction avant (a=0), on recherche pour tous les 15°(direction) : - le volume maximum ventilable entre la position à plat (incluse) et l'inclinaison maximale - la pente jusqu'à laquelle le système est capable de ventiler. On génère ainsi les 2 spider graphs susmentionnés: un portant le volume limite ventilable en fonction de la direction et l'autre, l'angle d'inclinaison limite en fonction de la direction, ces graphes étant bien entendus spécifiques à un réservoir donné équipé d'un système de clapets donné. Dans l'invention, les calculs susmentionnés et l'élaboration des graphiques peuvent se faire manuellement, sur base de résultats expérimentaux obtenus sur un prototype de réservoir. Toutefois, de manière avantageuse, ces opérations sont réalisées par un logiciel (ou dispositif de traitement de données) contenant un modèle virtuel du réservoir et des caractéristiques relatives aux clapets (géométrie et emplacement dans le réservoir). La présente invention vise d'ailleurs également à couvrir un tel logiciel ainsi que tout support informatique ou dispositif de traitement de données incorporant un tel logiciel. Avec un tel logiciel, on peut voir après une boucle (calcul) quels sont les clapets qui ventilent et ceux qui sont noyés. Pour optimiser le système, il suffit alors de relancer un nouveau calcul avec de nouvelles positions de clapets. Donc pour optimiser le système de manière automatique, il faudra lancer n boucles de calculs en faisant varier la position et le nombre de clapets. Le résultat sera un ensemble de solutions respectant le cahier des charges initial. Le choix de la 2932906 -5 solution finale parmi cet ensemble de solutions, est généralement de la responsabilité de l'utilisateur. Si le réservoir est un réservoir en forme de selle avec un volume interne comportant deux poches inférieures et un point prédéterminé de transfert de 5 liquide entre les deux poches (ou le contraire dans le cas d'un réservoir en �U� ou selle renversée), considérer un même niveau de liquide dans les deux poches peut sous-estimer le volume maximal ventilable. En effet, avec un réservoir incliné, la plus élevée des poches inférieures peut se remplir jusqu'au niveau du point de transfert de liquide avant que l'autre poche commence à se remplir. De 10 préférence, ledit procédé de simulation peut donc comporter, en outre, le calcul d'au moins un volume maximal ventilable de liquide du réservoir incliné peut comporter le calcul du volume de la plus élevée des poches inférieures jusqu'au niveau du point de transfert de liquide. La présente invention se rapporte aussi à un procédé de production d'un 15 réservoir à liquide, en particulier d'un réservoir de carburant liquide d'un véhicule, sur base d'un modèle virtuel du réservoir, caractérisé en ce que la forme et volume du réservoir, ainsi que le placement d'un ensemble de clapets de validation sont validés par le procédé de simulation suivant l'invention avant de procéder à une fabrication physique dudit réservoir. 20 Comme déjà évoqué ci-dessus, la présente invention se rapporte également à un dispositif de traitement de données programmé pour effectuer ledit procédé de simulation, à un logiciel pour effectuer ledit procédé de simulation, et à un support informatique lisible par un dispositif de traitement de données et comportant un logiciel permettant ledit dispositif de traitement de données 25 d'effectuer ledit procédé de simulation. Des détails concernant l'invention sont décrits ci-après en faisant référence aux dessins. La figure 1 présente de manière schématique un réservoir monobloc de liquide, la figure 2 présente le réservoir de la figure 1 en position inclinée, 30 la figure 3 présente une vue schématique des angles caractérisant un plan incliné par rapport à un plan de référence, la figure 4 présente un diagramme en toile d'araignée du volume maximal ventilable de liquide dans un réservoir pour un certain angle d'inclinaison, en fonction de l'angle d'orientation de cette inclinaison, 35 la figure 5 présente de manière schématique un réservoir de liquide en forme de selle, et 2932906 -6 les figures 6a et 6b présentent le réservoir de la figure 5 en position inclinée. Un exemple typique de réservoir 1 de carburant liquide d'un véhicule automobile est représenté schématiquement dans la figure 1. Ce réservoir 1 comporte une paroi 2 délimitant un volume interne 3 et, dans ce volume interne 5 3, deux clapets de ventilation 4a, et 4b. Comme ces clapets de ventilation 4a,4b sont placés dans une zone supérieure du réservoir 1, ils restent normalement au dessus du niveau du liquide. Toutefois, si le réservoir 1 est assez plein, et surtout s'il est incliné, les deux clapets 4a,4b peuvent se retrouver noyés sous la surface libre 5 du liquide 6, et donc fermés. 10 Dans un premier mode de réalisation du procédé de simulation suivant la présente invention, un modèle virtuel du réservoir 1 est employé pour simuler plusieurs inclinaisons du réservoir 1, comme celle illustrée dans la figure 2. Les angles d'inclinaison 0 et d'orientation a de cette inclinaison, sont comme définis précédemment et illustrés dans la figure 3. Le réservoir 1 est simulé donc avec 15 une inclinaison nulle, avec un angle d'inclinaison maximal, et avec au moins un angle d'inclinaison intermédiaire. Pour chaque angle d'inclinaison 0 supérieur à zéro, le réservoir 1 est simulé avec plusieurs angles d'orientation a de l'inclinaison, variant de 0° à 360° par pas de 30° dans le cas illustré à la figure 4. Pour chaque valeur de l'angle a, le volume limite ventilable est alors calculé. 20 Il est alors possible de représenter les volumes limites ventilables en fonction de l'angle a d'orientation de l'inclinaison par une courbe 9 dans un diagramme en toile d'araignée, comme illustré dans la figure 4. Sur un tel diagramme en toile d'araignée, une valeur minimale admise dudit volume limite ventilable est représentée par une limite 10 en forme de circonférence. Un 25 passage en dessous de cette limite peut donc être facilement apprécié. Plusieurs courbes 9 correspondant à des erreurs de jaugeage pour des différents angles d'inclinaison a peuvent être représentées dans un même diagramme en toile d'araignée. Le moindre des volumes limites ventilables calculés dans cette étape (et 30 qui dans le cas illustré est obtenu pour a = 300°) est identifié comme volume critique de liquide. Si ce volume critique est encore supérieur à la valeur minimale admise par le constructeur du véhicule, dans l'étape suivante un angle maximal (limite) d'inclinaison OMax est calculé, pour lequel ledit volume critique peut encore être ventilé. Si ledit angle maximal d'inclinaison reste en-deçà d'une 35 valeur limite, le réservoir 1 peut être considéré comme validé. Ledit angle 2932906 -7 maximal d'inclinaison OMax peut aussi être représenté dans un diagramme en toile d'araignée en fonction de l'angle a d'orientation de l'inclinaison. Si le réservoir 1 n'est pas validé par ce procédé de simulation, il est possible alors de procéder à une itération pour optimiser le placement des clapets 5 de ventilation et/ou la forme du réservoir 1 avant de procéder à la fabrication du réservoir 1 par des moyens connus de l'homme du métier, tels que, par exemple, le soufflage/extrusion de matière synthétique et, en particulier, thermoplastique. Dans ce procédé de simulation, il est aussi possible d'identifier ceux des clapets de ventilation 4a,4b qui restent en dessus du niveau de liquide, et donc 10 ouverts dans chaque position du réservoir 1, et de représenter cette information de forme graphique. Un autre mode de réalisation du procédé de simulation suivant la présente invention s'applique à des réservoirs en forme de selle (�saddle tanks�), tel que le réservoir 101 illustré dans la figure 5. Le réservoir 101 comporte une paroi 15 102 délimitant un volume interne 103 avec deux poches inférieures 103a et 103b et, dans ce volume interne 103, un clapet de ventilation 104. Dans une position inclinée, telle que celle illustrée dans les figures 6a et 6b, assumer un même niveau de liquide pour les deux poches inférieures 103a, 103b, pourrait amener à une sous-estimation du volume maximal ventilable de 20 liquide 114, comme illustré dans la figure 6a. En fait, comme il est illustré dans la figure 6b, la poche inférieure 103a, plus élevée que la poche inférieure 103b dans la position illustrée, peut se remplir jusqu'à un point de transfert de liquide 113 avant que du liquide commence à être transféré vers l'autre poche 103b, résultant dans un volume maximal ventilable de liquide 114 plus grand que celui 25 illustré dans la figure 6a. Pour cette raison, le procédé de simulation suivant cet autre mode de réalisation comporte une étape de calcul du volume de la poche inférieure 103a jusqu'au point de transfert de liquide 113 afin de calculer le volume maximal ventilable de liquide 114 dans cette position. Un raisonnement similaire peut être appliqué à des réservoirs en �U� (ou 30 selle renversée). Quoique la présente invention ait été décrite en se référant à un exemple de réalisation spécifique, il est évident que des modifications et changements peuvent être effectués sur ces exemples sans sortir de la portée générale de l'invention telle que définie par les revendications. Par conséquent, la description 35 et les dessins doivent être considérés dans un sens illustratif plutôt que restrictif. REVENDICATIONS1. Procédé de simulation de la ventilation d'un réservoir (1,101) à liquide, en particulier d'un réservoir de carburant liquide d'un véhicule, comportant un volume interne (3,103), une paroi (2,102) délimitant ledit volume interne (3,103), et un ensemble de clapets (4a,4b;104) de ventilation du volume interne, ledit procédé comportant le calcul d'un volume maximal ventilable (14,114) de liquide pour un angle limite (Olim) d'inclinaison du réservoir (1,101), caractérisé en ce que ce procédé comporte en outre le calcul d'au moins un volume maximal ventilable de liquide (14,114) pour au moins un angle (0) intermédiaire d'inclinaison inférieur audit angle limite, mais supérieur à zéro. 2. Procédé selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'on discrétise le domaine angulaire à étudier en fonction de sa taille de manière à déterminer 5 points exacts, et en ce que les points intermédiaires sont obtenus par interpolation. 3. Procédé de simulation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les volumes maximaux (14,114) sont calculés pour plusieurs angles (a) d'orientation de l'inclinaison du réservoir (1,101). 4. Procédé de simulation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le moindre des volumes maximaux calculés en faisant varier l'angle d'inclinaison (0) entre 0 et sa valeur maximale est identifié comme volume limite de liquide à différentes valeurs de l'angle d'orientation (a); et en ce que ce volume est porté dans un graphique en toile d'araignée ou �spider graph�. 5. Procédé de simulation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que l'on porte en spider graph, la valeur de l'angle d'inclinaison limite associé au volume limite, en fonction de l'angle d'orientation (a). 6. Procédé de simulation selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il utilise un dispositif de traitement de données contenant un modèle virtuel du réservoir (1,101) et des caractéristiques relatives aux clapets (géométrie et emplacement dans le réservoir). 7. Procédé de simulation selon la revendication précédente, caractérisé en ce que le logiciel effectue une première boucle de calculs pour déterminer quelssont les clapets qui ventilent et ceux qui sont noyés; en ce qu'il effectue ensuite n boucles de calculs en faisant varier la position et le nombre de clapets pour générer un ensemble de solutions respectant un cahier des charges. 8. Procédé de simulation suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le moindre des volumes maximaux calculés (14,114) est identifié comme volume critique de liquide. 9. Procédé de simulation suivant la revendication précédente, caractérisé en ce qu'il comporte en outre une étape de calcul d'un angle maximal (0Max) d'inclinaison pour lequel ledit volume critique de liquide peut encore être ventilé par au moins un clapet dudit ensemble de clapets de ventilation (4a,4b;104). 10. Procédé de simulation suivant une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que ledit réservoir (101) est un réservoir en forme de selle, dont le volume interne (103) comporte deux poches inférieures (103a,103b) et un point prédéterminé (113) de transfert de liquide entre les deux poches (103a,103b), et en ce que, le calcul d'au moins un volume maximal ventilable (114) de liquide du réservoir incliné comporte le calcul du volume de la plus élevée des poches inférieures (103a,103b) jusqu'au niveau du point (113) de transfert de liquide. 11. Procédé de production d'un réservoir à liquide (1,101), en particulier d'un réservoir de carburant liquide d'un véhicule, sur base d'un modèle virtuel du réservoir, caractérisé en ce que la forme et volume du réservoir (1,101), ainsi que le placement d'un ensemble de clapets de validation (4a,4b;104) sont validés par un procédé de simulation suivant une quelconque des revendications précédentes avant de procéder à une fabrication physique dudit réservoir (1,101). 12. Dispositif de traitement de données programmé pour effectuer un procédé de simulation suivant une quelconque des revendications 1 à 10. 13. Programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme pour l'exécution des étapes d'un procédé de simulation suivant une quelconque des revendications 1 à 10 lorsque ledit programme est exécuté sur un ordinateur. 14. Support d'enregistrement lisible par un ordinateur sur lequel est enregistré un programme d'ordinateur comprenant des instructions de code de programme 2932906 -10- pour l'exécution des étapes d'un procédé de simulation suivant une quelconque des revendications 1 à 10.