WO2010066980A1 - Internal combustion engine with a variable-geometry combustion chamber - Google Patents

Abstract

The invention relates to an internal combustion engine (1), including: a cylinder; a first piston (3) axially guided to slide in the cylinder and rigidly connected to a transmission mechanism; a second piston (4) arranged vertically in line with the first piston and axially guided to slide in the cylinder; a means for injecting a fluid between the two pistons (3, 4) so as to separate said pistons in order to form a control chamber (22) with a variable volume therebetween; a return member (47) exerting a force between the first and second pistons tending to separate said pistons; and a mechanical flange limiting the separation between the first and second pistons (3, 4). The injection means selectively places the control chamber in communication with a compressible fluid source.

Description

MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A CHAMBRE DE COMBUSTION A INTERNAL COMBUSTION ENGINE WITH COMBUSTION CHAMBER A

GEOMETRIE VARIABLEVARIABLE GEOMETRY

[0001] La présente invention revendique la priorité de la demande française 0858481 déposée le 1 1 décembre 2008 dont le contenu (texte, dessins et revendications) est ici incorporé par référence.The present invention claims the priority of the French application 0858481 filed December 1, 2008 whose content (text, drawings and claims) is here incorporated by reference.

[0002] L'invention concerne les moteurs à combustion interne, et en particulier les moteurs à piston présentant une chambre de combustion dont la cylindrée ou le rapport volumétrique est variable. [0003] Le rendement énergétique maximum des moteurs à combustion interne à pistons est en général enregistré à pleine charge, c'est-à-dire lorsque le papillon des gaz est à pleine ouverture, et au régime moteur où la pression moyenne effective du cycle moteur est à sa valeur maximum. A ces conditions de fonctionnement correspondent, pour chaque moteur, une puissance et une valeur de régime définis. [0004] En pratique, dès lors que le moteur n'est pas dans ces conditions de fonctionnement, son rendement énergétique n'est pas optimal. De façon générale, plus les conditions de fonctionnement du moteur sont éloignées de ses conditions de fonctionnement optimales, plus le rendement énergétique du moteur est bas. En utilisation courante, notamment dans le domaine des véhicules automobiles, les conditions de fonctionnement optimales des moteurs sont rarement réunies, la puissance qui leur est demandée par le conducteur variant de façon considérable durant l'utilisation.The invention relates to internal combustion engines, and in particular piston engines having a combustion chamber whose displacement or volumetric ratio is variable. The maximum energy efficiency of the internal combustion piston engine is generally recorded at full load, that is to say when the throttle valve is fully open, and the engine speed where the average effective pressure of the cycle. motor is at its maximum value. At these operating conditions correspond, for each engine, a power and a defined speed value. In practice, since the engine is not in these operating conditions, its energy efficiency is not optimal. In general, the more the operating conditions of the engine are removed from its optimum operating conditions, the lower the energy efficiency of the engine. In current use, particularly in the field of motor vehicles, the optimum operating conditions of the engines are rarely met, the power demanded by the driver varies considerably during use.

[ooo5] Ainsi, le régime moteur d'un véhicule automobile varie très fréquemment lors d'une utilisation urbaine. La puissance et le régime de rendement maximal sont fortement influencés par la cylindrée du moteur. Pour une utilisation urbaine, la consommation de moteurs de forte cylindrée est particulièrement élevée, ceux-ci étant placés dans des conditions de fonctionnement très éloignées de leurs conditions optimales. Les moteurs de forte cylindrée présentent par contre un meilleur agrément d'utilisation dans d'autres conditions d'utilisation, par exemple sur des trajets autoroutiers effectués à vitesse élevée. Ainsi, un moteur d'une cylindrée donnée est fréquemment utilisé dans des conditions d'utilisation pour lesquelles il n'est pas optimisé. [oooθ] La puissance et le régime de rendement maximal sont également fortement influencés par le rapport volumétrique, c'est-à-dire le rapport entre le volume de la chambre de combustion au point mort haut et le volume de la chambre de combustion au point mort bas. Le rapport volumétrique est défini en tenant compte des conditions de charge maximales du moteur et du carburant utilisé. Or, à charge partielle, ce rapport volumétrique est trop bas pour garantir un rendement énergétique optimal.[ooo5] Thus, the engine speed of a motor vehicle varies very frequently during urban use. Power and maximum efficiency are strongly influenced by engine displacement. For urban use, the consumption of high displacement engines is particularly high, they being placed in operating conditions far removed from their optimal conditions. On the other hand, the high-capacity engines have better use in other operating conditions, for example on high speed motorway journeys. Thus, a motor of a given displacement is frequently used in conditions of use for which it is not optimized. [oooθ] The power and the maximum efficiency regime are also strongly influenced by the volumetric ratio, ie the ratio between the volume of the combustion chamber at top dead center and the volume of the combustion chamber at the top of the combustion chamber. bottom dead point. The volumetric ratio is defined taking into account the maximum load conditions of the engine and the fuel used. However, at partial load, this volumetric ratio is too low to ensure optimal energy efficiency.

[0007] Pour la grande majorité des véhicules munis d'un moteur à combustion interne, la cylindrée et le rapport volumétrique sont constants, ce qui nuit au rendement énergétique sur une grande plage d'utilisation du moteur. [oooδ] De nombreux développements de moteurs visent à faire varier dynamiquement leur cylindrée ou leur rapport volumétrique en fonction de leurs conditions d'utilisation, afin d'optimiser leur rendement énergétique sur une plus grande plage d'utilisation.For the vast majority of vehicles equipped with an internal combustion engine, the displacement and the volumetric ratio are constant, which affects energy efficiency over a wide range of engine use. [oooδ] Many engine developments aim to dynamically vary their displacement or volumetric ratio according to their conditions of use, in order to optimize their energy efficiency over a wider range of use.

[0009] Ainsi, des solutions de distribution variable permettent de limiter la charge d'air à bas régime et de l'optimiser à haut régime. Une autre solution propose d'interrompre l'allumage de quelques cylindres à charges intermédiaires. Une autre solution propose des chemises de cylindre s'accouplant sélectivement au cylindre ou à une chemise externe pour modifier la cylindrée du moteur. Une autre solution présente une bielle de longueur variable. Une autre solution modifie le rapport volumétrique en déplaçant le haut carter par rapport au bas carter.[0009] Thus, variable distribution solutions make it possible to limit the air load at low speed and to optimize it at high speed. Another solution proposes to interrupt the ignition of some cylinders with intermediate charges. Another solution proposes cylinder liners selectively coupling to the cylinder or to an outer jacket to modify the displacement of the engine. Another solution has a connecting rod of variable length. Another solution modifies the volumetric ratio by moving the high casing relative to the low casing.

[ooio] Du fait d'une grande complexité, d'une efficacité médiocre, d'une difficulté d'intégration aux technologies de moteur courantes et d'un coût de fabrication élevé, la plupart de ces développements n'ont pas abouti à une production en série.[ooio] Due to high complexity, poor efficiency, difficulty integrating with common engine technologies and high manufacturing cost, most of these developments have not resulted mass production.

[0011] Le brevet US 5 755 192 décrit un moteur à combustion interne présentant un rapport volumétrique variable. Ce moteur est muni d'un piston monté coulissant dans un cylindre et connecté à un vilebrequin par l'intermédiaire d'une bielle. Le piston présente une partie inférieure raccordée à la bielle et une partie de couronne montée coulissante par rapport à la partie inférieure. Un volume de contrôle est ménagé entre la partie de couronne et la partie inférieure. Un ressort est disposé dans le volume de contrôle et tend à maintenir le volume de contrôle à sa valeur maximale en écartant la partie de couronne de la partie inférieure. Le volume de contrôle reçoit et évacue de l'huile par l'intermédiaire de clapets anti retour. Cette huile est conduite vers le volume de contrôle par l'intermédiaire d'un alésage ménagé dans la bielle. L'huile présente dans le volume de contrôle est destinée à amortir le mouvement de la partie de couronne par rapport à la partie inférieure par un dimensionnement approprié des clapets anti retour. [0012] Un tel moteur présente cependant des inconvénients. D'une part, un tel moteur ne permet pas de faire varier sélectivement le rapport volumétrique ou la cylindrée. Le gain de rendement sur l'ensemble des points de fonctionnement est ainsi limité. D'autre part, le montage de clapets anti retour au niveau de la chambre de contrôle peut s'avérer difficile et source de défaillances de fonctionnement. Par ailleurs, le circuit conduisant l'huile jusqu'à la chambre de contrôle est complexe à réaliser.US Patent 5,755,192 discloses an internal combustion engine having a variable volumetric ratio. This engine is provided with a piston slidably mounted in a cylinder and connected to a crankshaft via a connecting rod. The piston has a lower part connected to the connecting rod and a crown portion slidably mounted relative to the lower part. A control volume is provided between the crown portion and the lower portion. A spring is disposed in the control volume and tends to maintain the control volume at its maximum value by discarding the crown portion of the lower portion. The control volume receives and discharges oil through non-return valves. This oil is driven to the volume control via a bore in the connecting rod. The oil present in the control volume is intended to damp the movement of the crown portion relative to the lower part by appropriate dimensioning of the nonreturn valves. Such a motor, however, has drawbacks. On the one hand, such an engine does not make it possible to selectively vary the volumetric ratio or the cubic capacity. The gain in efficiency over all operating points is thus limited. On the other hand, the installation of nonreturn valves at the control chamber can be difficult and cause malfunctions. Furthermore, the circuit leading the oil to the control chamber is complex to achieve.

[0013] L'invention vise à résoudre un ou plusieurs de ces inconvénients. L'invention porte ainsi sur un moteur à combustion interne, comprenant un cylindre; un premier piston guidé en coulissement axial dans le cylindre et solidaire d'un mécanisme de transmission ; un deuxième piston disposé à l'aplomb du premier piston et guidé en coulissement axial dans le cylindre ; des moyens d'introduction d'un fluide compressible entre les deux pistons de façon à les écarter pour former entre eux une chambre de contrôle ayant un volume variable ; un organe de rappel exerçant un effort entre les premier et deuxième pistons tendant à les écarter; et une bride mécanique limitant l'écartement entre les premier et deuxième pistons. Selon l'invention, les moyens d'introduction mettent sélectivement la chambre de contrôle en communication avec une source de fluide compressible.The invention aims to solve one or more of these disadvantages. The invention thus relates to an internal combustion engine, comprising a cylinder; a first piston guided in axial sliding in the cylinder and secured to a transmission mechanism; a second piston disposed plumb with the first piston and guided in axial sliding in the cylinder; means for introducing a compressible fluid between the two pistons so as to separate them to form between them a control chamber having a variable volume; a return member exerting a force between the first and second pistons tending to separate them; and a mechanical flange limiting the spacing between the first and second pistons. According to the invention, the introduction means selectively put the control chamber in communication with a source of compressible fluid.

[0014] Selon une variante, le moteur comprend une source de fluide compressible à une pression supérieure à la pression atmosphérique, les moyens d'introduction mettant sélectivement la chambre de contrôle en communication avec la source de fluide compressible.According to a variant, the engine comprises a source of compressible fluid at a pressure greater than atmospheric pressure, the introduction means selectively putting the control chamber into communication with the source of compressible fluid.

[0015] Selon encore une variante, la source de fluide est apte à alimenter les moyens d'introduction avec du fluide compressible à une pression variable.According to another variant, the fluid source is adapted to supply the introduction means with compressible fluid at a variable pressure.

[0016] Selon une autre variante, la source de fluide est apte à alimenter les moyens d'introduction avec du fluide compressible ayant sélectivement une pression supérieure à la pression maximale dans la chambre de combustion, une pression inférieure à la pression maximale dans la chambre de combustion et supérieure à la pression d'admission dans la chambre de combustion, et une pression inférieure à la pression d'admission de sorte que les premier et deuxième pistons se rapprochent au point mort bas.According to another variant, the fluid source is able to feed the introduction means with compressible fluid selectively having a pressure greater than the maximum pressure in the combustion chamber, a pressure lower than the maximum pressure in the chamber. of combustion and greater than the intake pressure in the combustion chamber, and a lower pressure than the intake pressure so that the first and second pistons get closer to the bottom dead center.

[0017] Selon encore une autre variante, le moteur comprend un organe de commande commandant la source de fluide compressible pour que le fluide compressible soit fourni à la chambre de contrôle avec une pression supérieure à la pression maximale dans la chambre de combustion lorsque le moteur fonctionne à faible charge.According to yet another variant, the engine comprises a control member controlling the source of compressible fluid so that the compressible fluid is supplied to the control chamber with a pressure greater than the maximum pressure in the combustion chamber when the engine operates at low load.

[0018] Selon une variante, le moteur comprend un organe de commande commandant la source de fluide compressible pour que le fluide compressible soit fourni à la chambre de contrôle avec une pression inférieure à la pression d'admission dans la chambre de combustion lorsque le moteur fonctionne à forte charge.According to a variant, the engine comprises a control member controlling the source of compressible fluid so that the compressible fluid is supplied to the control chamber with a pressure lower than the intake pressure in the combustion chamber when the engine works at high load.

[0019] Selon une autre variante, les moyens d'introduction mettent sélectivement la chambre de contrôle en communication avec du gaz présent dans le bas moteur.According to another variant, the introduction means selectively put the control chamber in communication with the gas present in the low engine.

[0020] Selon encore une variante, les moyens d'introduction mettent sélectivement la chambre de contrôle en communication avec du gaz d'échappement issu de la chambre de combustion.According to another variant, the introduction means selectively put the control chamber in communication with the exhaust gas from the combustion chamber.

[0021] Selon encore une autre variante, les moyens d'introduction comprennent une électrovanne obturant sélectivement l'introduction ou l'évacuation de fluide compressible dans la chambre de contrôle. [0022] Selon une variante, le premier piston présente un conduit mettant en communication les moyens d'introduction et la chambre de contrôle lorsque le premier piston est au point mort bas.According to yet another variant, the introduction means comprise a solenoid valve selectively closing the introduction or discharge of compressible fluid in the control chamber. Alternatively, the first piston has a conduit communicating the introduction means and the control chamber when the first piston is at the bottom dead center.

[0023] D'autres caractéristiques et avantages de l'invention ressortiront clairement de la description qui en est faite ci-après, à titre indicatif et nullement limitatif, en référence aux dessins annexés, dans lesquels :Other features and advantages of the invention will become apparent from the description which is given below, by way of indication and in no way limiting, with reference to the accompanying drawings, in which:

• la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation d'un moteur selon l'invention ;FIG. 1 is a schematic sectional view of an embodiment of an engine according to the invention;

• la figure 2 est un diagramme comparant l'écart entre un piston supérieur et la culasse dans différentes configurations ; • la figure 3 est un tableau représentant différents modes de commande du piston supérieur ;FIG. 2 is a diagram comparing the gap between an upper piston and the cylinder head in different configurations; FIG. 3 is a table showing different modes of control of the upper piston;

• les figures 4a à 4d représentent différents types de ressorts interposables entre le piston supérieur et le piston inférieur ; • les figures 5a et 5b représentent respectivement un rapport volumétrique et une cylindrée unitaire en fonction de paramètres de commande;FIGS. 4a to 4d show different types of interposable springs between the upper piston and the lower piston; FIGS. 5a and 5b respectively represent a volumetric ratio and a unit cubic capacity as a function of control parameters;

• les figures 6a à 6d représentent différents cycles de fonctionnement en fonction de paramètres de commande ;FIGS. 6a to 6d show different operating cycles as a function of control parameters;

• la figure 7 compare des cycles de fonctionnement en fonction de la stratégie de distribution ;• Figure 7 compares operating cycles according to the distribution strategy;

• les figures 8 à 1 1 représentent différentes phases de fonctionnement du moteur en présence d'une pression de commande moyenne ;FIGS. 8 to 11 represent different operating phases of the motor in the presence of a mean control pressure;

• la figure 12 représente un mécanisme d'amortissement des mouvements entre les pistons supérieur et inférieur ; • la figure 13 représente une variante de ressorts et de bride entre les pistons supérieur et inférieur;FIG. 12 represents a mechanism for damping the movements between the upper and lower pistons; • Figure 13 shows a variant of springs and flange between the upper and lower pistons;

• la figure 14 représente une variante de ressort entre les pistons supérieur et inférieur ;• Figure 14 shows a spring variant between the upper and lower pistons;

• la figure 15 représente une première variante d'alimentation de la chambre de commande ;• Figure 15 shows a first power supply variant of the control chamber;

• la figure 16 représente une deuxième variante d'alimentation de la chambre de commande.• Figure 16 shows a second power supply variant of the control chamber.

[0024] Pour rappel, la cylindrée est définie par la différence du volume de la chambre de combustion entre le point mort bas et le point mort haut du piston. Le rapport volumétrique est défini par le rapport entre le volume de la chambre de combustion au point mort bas et le volume de la chambre de combustion au point mort haut.As a reminder, the cubic capacity is defined by the difference in the volume of the combustion chamber between the bottom dead center and the top dead center of the piston. The volumetric ratio is defined as the ratio between the volume of the combustion chamber at the bottom dead point and the volume of the combustion chamber at top dead center.

[0025] L'invention propose un moteur à combustion interne comprenant un cylindre, des premier et deuxième pistons superposés et guidés en coulissement axial dans le cylindre. Le premier cylindre entraîne un mécanisme de transmission. Le moteur comprend des moyens d'introduction d'un fluide entre les premier et deuxième pistons de façon à former entre eux une chambre de contrôle de volume variable. Un organe de rappel exerce un effort d'écartement entre les pistons et une bride mécanique limite d'écartement entre eux. Les moyens d'introduction mettent sélectivement la chambre de contrôle en communication avec un fluide compressible tel que de l'air. [0026] La présence de fluide compressible à basse pression dans la chambre de contrôle permet notamment d'amortir le rapprochement entre les deux pistons lors de la combustion.The invention provides an internal combustion engine comprising a cylinder, first and second superimposed pistons and guided in axial sliding in the cylinder. The first cylinder drives a transmission mechanism. The engine comprises means for introducing a fluid between the first and second pistons so as to form between them a control chamber of variable volume. A return member exerts a spacing force between the pistons and a mechanical flange limiting distance between them. The introduction means selectively put the control chamber in communication with a compressible fluid such as air. The presence of compressible fluid at low pressure in the control chamber allows in particular to dampen the approximation between the two pistons during combustion.

[0027] De plus, en contrôlant le volume et la pression du fluide compressible dans la chambre de contrôle, on peut obtenir sélectivement soit une cylindrée variable, soit un rapport volumétrique variable.In addition, by controlling the volume and the pressure of the compressible fluid in the control chamber, it can selectively be a variable displacement or a variable volumetric ratio.

[0028] La figure 1 est une vue en coupe schématique d'un premier mode de réalisation d'un moteur à combustion interne 1 selon l'invention. Le moteur 1 illustré est à allumage commandé et comprend de façon connue en soi un bloc-cylindre 2 dans lequel un cylindre est ménagé pour former une chambre de combustion 21. Le moteur 1 comprend également un premier piston 3 guidé en coulissement axial par le cylindre. Le piston 3 est destiné à entraîner un mécanisme de transmission comprenant un vilebrequin (non illustré) par l'intermédiaire d'une bielle 6. A cet effet, la bielle 6 est articulée sur le premier piston 3. Le piston 3 comprend ainsi un arbre de connexion 31 connecté à la bielle 6. La bielle 6 est connectée à un vilebrequin. Le moteur 1 comprend également un deuxième piston 4 disposé à l'aplomb du premier piston 3, entre celui-ci et une culasse 7. La culasse 7 est munie d'une soupape d'admission 71 , d'une soupape d'échappement 72 et d'une bougie d'allumage 73. Le piston 4 est guidé en coulissement axial par le cylindre. Le piston 4 est mobile axialement par rapport au premier piston 3. Le piston 3 est ici disposé au point mort bas alors que le piston 4 est disposé dans une position d'écartement maximal par rapport au piston 3. Une chambre de contrôle 22 sépare les pistons 3 et 4 et présente un volume variable, défini par l'écartement entre les pistons 3 et 4. Le deuxième piston 4, le cylindre et la culasse 7 délimitent la chambre de combustion 21.Figure 1 is a schematic sectional view of a first embodiment of an internal combustion engine 1 according to the invention. The engine 1 illustrated is a spark ignition engine and comprises, in a manner known per se, a cylinder block 2 in which a cylinder is formed to form a combustion chamber 21. The engine 1 also comprises a first piston 3 guided in axial sliding by the cylinder . The piston 3 is intended to drive a transmission mechanism comprising a crankshaft (not shown) via a connecting rod 6. For this purpose, the rod 6 is articulated on the first piston 3. The piston 3 thus comprises a shaft connecting rod 31 connected to the connecting rod 6. The connecting rod 6 is connected to a crankshaft. The engine 1 also comprises a second piston 4 disposed vertically above the first piston 3, between the latter and a cylinder head 7. The cylinder head 7 is provided with an intake valve 71, an exhaust valve 72 and a spark plug 73. The piston 4 is guided in axial sliding by the cylinder. The piston 4 is axially movable with respect to the first piston 3. The piston 3 is here arranged at the bottom dead center while the piston 4 is disposed in a position of maximum separation with respect to the piston 3. A control chamber 22 separates the pistons 3 and 4 and has a variable volume, defined by the spacing between the pistons 3 and 4. The second piston 4, the cylinder and the cylinder head 7 define the combustion chamber 21.

[0029] Le moteur 1 comprend également des moyens d'introduction d'un fluide compressible destiné à écarter les pistons pour définir le volume de la chambre de contrôle 22. Les moyens d'introduction du fluide compressible incluent notamment un conduit d'admission en fluide 81. Dans la position des pistons 3 et 4 illustrée, ce conduit d'admission 81 est en communication avec la chambre de contrôle 22 par l'intermédiaire d'un conduit 38 ménagé dans le premier piston 3. L'introduction de fluide compressible est avantageusement conçue pour être réalisée lorsque le piston 3 est au point mort bas d'admission. Le refoulement de fluide est avantageusement conçu pour être réalisé au point mort bas en fin de détente, lorsque la pression dans la chambre de combustion 21 reste relativement élevée.The engine 1 also comprises means for introducing a compressible fluid intended to move the pistons to define the volume of the control chamber 22. The means for introducing the compressible fluid include in particular an intake duct. fluid 81. In the position of the pistons 3 and 4 illustrated, this intake duct 81 is in communication with the control chamber 22 via a duct 38 formed in the first piston 3. The introduction of compressible fluid is advantageously designed to be performed when the piston 3 is in neutral low intake. The fluid discharge is advantageously designed to be performed at the bottom dead center at the end of expansion, when the pressure in the combustion chamber 21 remains relatively high.

[0030] Afin d'asservir l'introduction ou la décharge de fluide dans la chambre de contrôle 22, différents capteurs peuvent être utilisés : un capteur de position ou de déplacement des pistons 3 et 4 (par exemple un capteur électromagnétique placé derrière la chemise est capable de détecter l'instant de passage du piston 4 par rapport à l'angle du vilebrequin), un capteur de pression dans la chambre de contrôle 22, un capteur de pression dans le circuit de fluide compressible, le débit d'air admis dans la chambre de combustion 21 , le débit de fluide entrant ou sortant de la chambre de contrôle 22, le phasage d'ouverture de la communication du fluide avec la chambre de contrôle 22.In order to enslave the introduction or the discharge of fluid in the control chamber 22, different sensors may be used: a sensor position or displacement pistons 3 and 4 (for example an electromagnetic sensor placed behind the shirt is able to detect the moment of passage of the piston 4 with respect to the crankshaft angle), a pressure sensor in the control chamber 22, a pressure sensor in the compressible fluid circuit, the intake air flow rate in the combustion chamber 21, the flow of fluid entering or leaving the control chamber 22, the opening phase of the communication of the fluid with the control chamber 22.

[0031] A cet effet, le moteur 1 comprend une alimentation 8 en fluide compressible sous pression en communication avec le conduit 81. L'alimentation 8 est en l'occurrence réalisée sous forme de pompe. D'autres types d'alimentations seront décrits ultérieurement. Dans l'exemple illustré, le fluide compressible est de l'air. Le moteur 1 comprend également un dispositif de contrôle 9 commandant l'alimentation 8. Le moteur 1 comprend en outre des moyens pour interrompre le débit de fluide débouchant dans le cylindre, sous forme d'une vanne 82 obturant sélectivement le conduit 81. Le dispositif de contrôle 9 commande l'ouverture ou la fermeture de la vanne 82. [0032] Une bride mécanique permet de limiter l'écartement entre les pistons 3 et 4. Dans le mode de réalisation illustré, la bride est formée par une butée 37 du piston 3 et par une butée 45 du piston 4. Ces butées 37 et 45 coopèrent pour définir l'écartement maximal entre les pistons 3 et 4. Les butées 37 et 45 permettent ainsi de déterminer le volume minimum dans la chambre de combustion 21 au point mort haut lorsque la chambre de contrôle 22 a son volume maximal. Les butées 37 et 45 forment une bride mécanique évitant que le piston 4 ne heurte la culasse 7 pour de forts rapports volumétriques. Ces butées 37 et 45 peuvent également permettre au piston 3 de rappeler le piston 4 durant sa course vers le point mort bas. Dans l'exemple illustré, la butée 37 est réalisée sous forme d'épaulement s'étendant radialement vers l'extérieur par rapport à la partie supérieure 36 du piston 3. La butée 45 peut être réalisée sous forme d'épaulement s'étendant radialement vers l'intérieur par rapport à une partie 44 en saillie axiale par rapport à une face inférieure du piston 4. [0033] Le moteur 1 comprend également un organe de rappel exerçant un effort d'écartement entre les pistons 3 et 4. Dans le mode de réalisation illustré, l'organe de rappel est un ressort 47 disposé dans la chambre de contrôle 22. Le ressort 47 est maintenu en position par des plots 35 et 46 ménagés respectivement sur des faces en vis-à-vis des pistons 3 et 4. Le ressort 47 permet de maintenir les pistons 3 et 4 écartés en l'absence de pression dans la chambre de combustion 21. Le ressort 47 résiste à un effort de rapprochement des pistons 3 et 4. Le ressort 47 transmet également les efforts axiaux du piston 4 sur le piston 3 lors de la combustion. On pourra avantageusement prévoir que la raideur du ressort 47 varie en fonction de son degré de déformation. L'effort de rappel du ressort 47 sera dimensionné lors de la conception du moteur. Le ressort 47 pourra être précontraint au repos pour la position d'écartement maximal entre les pistons 3 et 4. Le niveau de précontrainte sera par exemple défini en fonction du seuil de pression dans la chambre de combustion 21 à partir duquel on souhaite un rapprochement entre les pistons 3 et 4. Le piston 4 sera en butée haute tant que les efforts du ressort 47 et du fluide seront supérieurs aux efforts exercés par les gaz dans la chambre de combustion 21.For this purpose, the engine 1 comprises a supply 8 of compressible fluid under pressure in communication with the conduit 81. The feed 8 is in this case carried out in the form of a pump. Other types of power supplies will be described later. In the example shown, the compressible fluid is air. The engine 1 also comprises a control device 9 controlling the supply 8. The engine 1 further comprises means for interrupting the flow of fluid opening into the cylinder, in the form of a valve 82 selectively closing the conduit 81. The device 9 control control the opening or closing of the valve 82. A mechanical flange limits the spacing between the pistons 3 and 4. In the illustrated embodiment, the flange is formed by a stop 37 of the 3 and a stop 45 of the piston 4. These stops 37 and 45 cooperate to define the maximum spacing between the pistons 3 and 4. The stops 37 and 45 thus make it possible to determine the minimum volume in the combustion chamber 21 to the point death high when the control chamber 22 has its maximum volume. The stops 37 and 45 form a mechanical flange preventing the piston 4 from striking the cylinder head 7 for high volumetric ratios. These stops 37 and 45 may also allow the piston 3 to return the piston 4 during its travel to the bottom dead center. In the example shown, the abutment 37 is in the form of a shoulder extending radially outwards with respect to the upper part 36 of the piston 3. The abutment 45 can be made in the form of a shoulder extending radially inwards relative to to a portion 44 projecting axially relative to a lower face of the piston 4. The motor 1 also comprises a return member exerting a spreading force between the pistons 3 and 4. In the illustrated embodiment, the return member is a spring 47 disposed in the control chamber 22. The spring 47 is held in position by studs 35 and 46 formed respectively on faces vis-à-vis the pistons 3 and 4. The spring 47 allows to maintain the pistons 3 and 4 spaced apart in the absence of pressure in the combustion chamber 21. The spring 47 resists a force of approaching the pistons 3 and 4. The spring 47 also transmits the axial forces of the piston 4 on the piston 3 when of combustion. It can advantageously be provided that the stiffness of the spring 47 varies as a function of its degree of deformation. The return force of the spring 47 will be dimensioned during engine design. The spring 47 may be prestressed at rest for the maximum spacing position between the pistons 3 and 4. The prestressing level will for example be defined as a function of the pressure threshold in the combustion chamber 21 from which it is desired a reconciliation between the pistons 3 and 4. The piston 4 will be in high abutment as long as the forces of the spring 47 and the fluid will be greater than the forces exerted by the gases in the combustion chamber 21.

[0034] La figure 2 compare différentes distances EcaPi entre l'extrémité supérieure du piston et la culasse 7 en fonction de l'angle du vilebrequin dans différentes configurations. La courbe Pstd correspond au cas d'un piston traditionnel sans chambre de contrôle. La courbe discontinue correspond au cas où la pression du fluide dans la chambre de contrôle 22 est supérieure à la pression maximale dans la chambre de combustion 21. Dans ce cas, l'écartement entre les pistons 3 et 4 reste identique durant tout le cycle, même durant la combustion. La courbe en pointillés correspond au cas où la pression du fluide dans la chambre de contrôle 22 est nettement inférieure à la pression maximale dans la chambre de combustion 21. Durant la fin de la compression, la combustion et le début de la détente, la pression dans la chambre de combustion 21 devient suffisante pour provoquer un rapprochement entre les pistons 3 et 4. Ainsi, la distance entre le piston 4 et la culasse 7 au point mort haut est accrue. La compressibilité du fluide permet une diminution du volume de la chambre de contrôle 22 même lorsque celle-ci est étanche par rapport à l'extérieur.Figure 2 compares different distances EcaPi between the upper end of the piston and the cylinder head 7 depending on the crank angle in different configurations. The Pstd curve corresponds to the case of a traditional piston without control chamber. The discontinuous curve corresponds to the case where the pressure of the fluid in the control chamber 22 is greater than the maximum pressure in the combustion chamber 21. In this case, the spacing between the pistons 3 and 4 remains the same throughout the cycle, even during combustion. The dotted curve corresponds to the case where the pressure of the fluid in the control chamber 22 is significantly lower than the maximum pressure in the combustion chamber 21. During the end of the compression, the combustion and the beginning of the expansion, the pressure in the combustion chamber 21 becomes sufficient to cause a rapprochement between the pistons 3 and 4. Thus, the distance between the piston 4 and the cylinder head 7 at top dead center is increased. The compressibility of the fluid makes it possible to reduce the volume of the control chamber 22 even when it is sealed relative to the outside.

[0035] Le tableau de la figure 3 représente différents modes de fonctionnement possibles en fonction du volume Vctl et de la pression Pctl de la chambre de contrôle 22.The table of FIG. 3 represents various possible operating modes as a function of the volume Vctl and of the pressure Pctl of the control chamber 22.

[0036] Lorsque la pression du fluide compressible lors de son admission dans la chambre de contrôle 22 est inférieure à la pression d'admission dans la chambre de combustion 21 au point mort bas basse pression, les pistons 3 et 4 sont maintenus rapprochés à un écartement minimum. On se retrouve alors dans une hypothèse où la cylindrée est maximale et où le rapport volumétrique est minimal.When the pressure of the compressible fluid when it enters the control chamber 22 is lower than the intake pressure in the combustion chamber 21 at low dead point low pressure, the pistons 3 and 4 are kept close to one another. minimum spacing. We then find ourselves in a hypothesis where the cubic capacity is maximum and where the volumetric ratio is minimal.

[0037] Lorsque la pression du fluide lors de son admission dans la chambre de contrôle 22 est sensiblement égale à la pression d'admission dans la chambre de combustion 21 au point mort bas basse pression, les pistons 3 et 4 se rapprochent durant leur remontée jusqu'au point mort haut durant la compression. On se retrouve alors dans une hypothèse où la cylindrée et le rapport volumétrique sont minimaux.When the pressure of the fluid when it enters the control chamber 22 is substantially equal to the intake pressure in the combustion chamber 21 at low dead point low pressure, the pistons 3 and 4 come closer during their ascent. to the top dead center during compression. We then find ourselves in a hypothesis where the cubic capacity and the volumetric ratio are minimal.

[0038] Lorsque la pression du fluide lors de son admission dans la chambre de contrôle 22 est supérieure à la pression maximale dans la chambre de combustion 21 , les pistons 3 et 4 sont maintenus à leur écartement maximal. La cylindrée est alors minimale et le rapport volumétrique et maximal. [0039] La pression à partir de laquelle les pistons 3 et 4 se rapprochent dépend des efforts de rappel dans la chambre de contrôle 22 : à la fois l'effort du ressort 47 et l'effort du à la pression du fluide présent dans la chambre 22. Lors de la conception, le contrôle de la cylindrée et du rapport volumétrique pourra être influencé par les volumes minimums et maximums de la chambre de contrôle 22, le nombre et les caractéristiques des ressorts (nombre de spires, raideur, précontrainte...), la masse du piston 4, la tare du ou des segments portés par le piston 4, et le rapport volumétrique de base.When the pressure of the fluid when it enters the control chamber 22 is greater than the maximum pressure in the combustion chamber 21, the pistons 3 and 4 are maintained at their maximum spacing. The cubic capacity is then minimal and the ratio volumetric and maximum. The pressure from which the pistons 3 and 4 come closer depends on the return forces in the control chamber 22: both the force of the spring 47 and the force of the pressure of the fluid present in the 22. During the design, the control of the cubic capacity and the volumetric ratio may be influenced by the minimum and maximum volumes of the control chamber 22, the number and characteristics of the springs (number of turns, stiffness, prestressing, etc.). .), the mass of the piston 4, the tare of the segment or segments carried by the piston 4, and the basic volumetric ratio.

[0040] La pression maximale dans la chambre de combustion est une des principales contraintes de conception d'un moteur essence ou diesel. Le franchissement d'une limite de pression peut notamment engendrer du cliquetis et la destruction du haut moteur. [0041] Pour des points de fonctionnement à faible charge, il sera préférable de limiter la quantité de fluide dans la chambre de combustion 21 afin d'augmenter le rapport volumétrique du moteur 1. Cette opération sera réalisée en injectant du fluide sous pression dans la chambre de contrôle 22 afin d'accroître l'effort d'écartement entre les pistons 3 et 4. Le travail négatif de pompage de la boucle basse pression du cycle de combustion sera alors également réduit. Le moteur 1 pourra être commandé pour présenter des rapports volumétriques élevés à faible charge, pour lesquels la pression dans la chambre de combustion est très inférieure à la limite maximale. Un fort rapport volumétrique à faible charge sera également avantageux pour des moteurs Diesel lors d'un démarrage à froid. Par ailleurs, l'augmentation du rapport volumétrique à faible charge permet de refroidir davantage les gaz d'échappement en induisant une détente plus longue dans le cylindre. Afin de ne pas diminuer la vitesse de réchauffement d'un système de post-traitement des gaz d'échappement, on peut envisager de ne pas accroître le rapport volumétrique pendant le réchauffement du moteur. [0042] Pour des points de fonctionnement à forte charge, il sera possible d'augmenter la cylindrée et de baisser le rapport volumétrique du moteur 1 en rapprochant les pistons 3 et 4. En particulier s'il est suralimenté, le moteur 1 sera commandé avec des rapports volumétriques plus faibles pour les fortes charges afin d'autoriser une pression de suralimentation élevée tout en conservant une pression dans la chambre de combustion inférieure à la limite maximale. Le dimensionnement du moteur pourra ainsi être diminué, afin de limiter la masse des pièces en mouvement et de réduire les pertes par frottement.The maximum pressure in the combustion chamber is one of the main design constraints of a gasoline or diesel engine. The crossing of a pressure limit can in particular cause rattling and the destruction of the high engine. For operating points at low load, it will be preferable to limit the amount of fluid in the combustion chamber 21 to increase the volumetric ratio of the engine 1. This operation will be performed by injecting fluid under pressure into the control chamber 22 to increase the spacing force between the pistons 3 and 4. The negative pumping work of the low-pressure loop of the combustion cycle will then also be reduced. The engine 1 can be controlled to have high volumetric ratios at low load, for which the pressure in the combustion chamber is much lower than the maximum limit. A high volumetric ratio at low load will also be advantageous for diesel engines during a cold start. In addition, the increase in the low-load volumetric ratio makes it possible to further cool the exhaust gases by inducing a longer expansion in the cylinder. In order not to decrease the rate of warming of an exhaust aftertreatment system, it is conceivable not to increase the volumetric ratio during engine warm-up. For high load operating points, it will be possible to increase the displacement and lower the volumetric ratio of the engine 1 by bringing the pistons 3 and 4 closer together. In particular if it is supercharged, the engine 1 will be controlled with lower volumetric ratios for high loads to allow high boost pressure while maintaining a pressure in the combustion chamber below the maximum limit. The dimensioning of the engine can thus be reduced, in order to limit the mass of moving parts and reduce friction losses.

[0043] Un tel mode de fonctionnement permet d'améliorer significativement le rendement moteur à faible ou moyenne charge, avec une incidence très réduite sur les fortes charges. Un tel mode de fonctionnement permettra de générer un couple plus important à bas régime et ainsi d'utiliser des moteurs de plus petites dimensions, donc plus économiques.Such a mode of operation can significantly improve the motor efficiency at low or medium load, with a very small impact on high loads. Such a mode of operation will generate a higher torque at low speed and thus use smaller engines, so more economical.

[0044] De plus, les variations de rapport volumétrique et de cylindrée sont modifiables sur une plage continue. Ces variations peuvent de plus être pilotées par un unique paramètre, à savoir la pression d'admission du fluide dans la chambre de contrôle 22. L'invention permet également d'appliquer des taux de compression et des cylindrées différentes à chaque cylindre d'un moteur multicylindres. [0045] Les modifications apportées à la cylindrée ou au rapport volumétrique étant réalisées à l'intérieur même du cylindre, ces modifications peuvent être mises en œuvre en un temps très bref, sur quelques cycles moteur seulement. L'augmentation ou la diminution de la quantité de fluide dans la chambre de contrôle 22 pourra être réalisée sur plusieurs cycles moteurs. Par ailleurs, l'invention est aisément adaptable aux structures de moteur diffusées en grande série. L'invention permet de plus de différencier les fonctions des pistons 3 et 4. Le piston 3 pourra être essentiellement conçu pour sa résistance mécanique, le piston 4 étant essentiellement conçu pour sa résistance thermique. Les pistons 3 et 4 pourront ainsi être dimensionnés de façon optimale. L'invention peut être mise en œuvre conjointement avec d'autres techniques telles que l'injection directe, la suralimentation, le recyclage de gaz d'échappement ou la distribution variable.In addition, the variations of volumetric ratio and displacement are modifiable over a continuous range. These variations can moreover be controlled by a single parameter, namely the pressure of admission of the fluid into the control chamber 22. The invention also makes it possible to apply compression ratios and different displacements to each cylinder of a multi-cylinder engine. The modifications made to the displacement or to the volumetric ratio being made inside the cylinder itself, these modifications can be implemented in a very short time, on a few engine cycles only. The increase or decrease of the amount of fluid in the control chamber 22 may be performed on several motor cycles. Furthermore, the invention is easily adaptable to motor structures broadcast in large series. The invention also makes it possible to differentiate the functions of the pistons 3 and 4. The piston 3 can essentially be designed for its mechanical strength, the piston 4 being essentially designed for its thermal resistance. Pistons 3 and 4 can thus be dimensioned optimally. The invention can be implemented in conjunction with other techniques such as direct injection, supercharging, exhaust gas recirculation or variable distribution.

[0046][0046]

[0047] Dans l'exemple illustré, le conduit 81 sert également à évacuer de l'air présent dans la chambre de contrôle 22, par exemple en interrompant le fonctionnement de l'alimentation 8. Cependant, on peut également envisager que l'air soit évacué par un conduit de décharge débouchant au niveau de la paroi latérale du cylindre et en communication avec la chambre de contrôle 22. L'ouverture ou la fermeture d'un tel conduit de décharge peut notamment être commandée par le dispositif de contrôle 9. [0048] Le piston 3 est muni d'un segment racleur 32, d'un segment d'étanchéité 33 et d'un segment racleur 34. Le segment racleur 32 est destiné à maintenir le fluide compressible à l'intérieur de la chambre de contrôle 22. Le segment racleur 34 est destiné à empêcher de l'huile moteur présente dans le bas moteur de remonter dans la chambre de contrôle 22. Le piston 4 est muni d'un segment d'étanchéité 41 , en l'occurrence un segment coupe-feu. Le segment 41 évite une communication entre le gaz de la chambre de combustion 21 et le fluide compressible de la chambre de contrôle 22. On peut également envisager d'autres types de configuration, en plaçant par exemple tous les segments sur le piston 4 ou en optant pour une autre répartition des segments entre les pistons 3 et 4. [0049] Les figures 4a à 4d représentent différents types de ressorts 47 pouvant être utilisés selon les propriétés de rappel souhaitées. La figure 4a représente un ressort conique, un ressort cylindrique et un ressort en baril. La figure 4b représente un ressort en volutes permettant d'obtenir une raideur importante. La figure 4c représente un ressort à lamelles du type à rondelles ondulées. La figure 4d représente un ressort à diaphragme.In the example shown, the duct 81 also serves to evacuate air present in the control chamber 22, for example by interrupting the operation of the supply 8. However, it is also possible to envisage that the air is discharged through a discharge duct opening at the side wall of the cylinder and in communication with the control chamber 22. The opening or closing of such a discharge duct may in particular be controlled by the control device 9. The piston 3 is provided with a scraper segment 32, a sealing segment 33 and a scraper ring 34. The scraper ring 32 is intended to maintain the compressible fluid inside the scouring chamber. 22. The scraper segment 34 is intended to prevent the engine oil present in the low engine to go up in the control chamber 22. The piston 4 is provided with a sealing segment 41, in this case a segment firewall. The segment 41 avoids a communication between the gas of the combustion chamber 21 and the compressible fluid of the control chamber 22. It is also possible to envisage other types of configuration, for example by placing all the segments on the piston 4 or in opting for another distribution of the segments between the pistons 3 and 4. [0049] Figures 4a to 4d show different types of springs 47 can be used according to the desired return properties. Figure 4a shows a conical spring, a cylindrical spring and a barrel spring. Figure 4b shows a spring in volutes to obtain a significant stiffness. Figure 4c shows a leaf spring of the type with corrugated washers. Figure 4d shows a diaphragm spring.

[0050] Les figures 5a et 5b illustrent de façon simplifiée l'évolution de la cylindrée et du rapport volumétrique pour différents volumes et pressions de contrôle en fin d'admission, dans un exemple de réalisation. Les données géométriques pour la cinématique du piston et la chambre de combustion sont :Figures 5a and 5b illustrate in a simplified manner the evolution of the displacement and volumetric ratio for different volumes and control pressures at the end of admission, in an exemplary embodiment. The geometric data for the kinematics of the piston and the combustion chamber are:

• Moteur à 4 cylindres essence * Cylindrée unitaire maximum : 419 ce³ • Motor 4 cylinder gasoline unit * Maximum Capacity: 419 this ³

• Alésage : 77 mm• Bore: 77 mm

• Course : 90 mm• Stroke: 90 mm

• Longueur de bielle : 132 mm• Connecting rod length: 132 mm

• Rapport volumétrique minimum : 8 [0051] On suppose qu'il n'y a pas d'échange de fluides entre la chambre de combustion et la chambre de contrôle. L'inertie des différentes pièces mécaniques n'est pas non plus prise en compte.• Minimum volumetric ratio: 8 [0051] It is assumed that there is no exchange of fluids between the combustion chamber and the control chamber. The inertia of the different mechanical parts is not taken into account either.

[0052] Nous observons que le rapport volumétrique peut varier entre 8 et 18 et la cylindrée peut varier entre 62% et 100% de la cylindrée unitaire maximum. [0053] Toutes les valeurs illustrées par les courbes ne peuvent pas être obtenues. Seules les valeurs présentes sur les flèches placées sur la courbe pourront être obtenues. En effet, la pression dans le volume de contrôle ne peut sensiblement augmenter que lorsque le volume de contrôle a son volume maximal, c'est-à-dire lorsque le piston libre est en butée haute. Le volume peut donc varier lorsque la pression de contrôle est minimale afin de faire varier la cylindrée, et la pression de contrôle ne peut augmenter sensiblement que lorsque le volume de contrôle est maximal afin de faire varier le rapport volumétrique.We observe that the volumetric ratio can vary between 8 and 18 and the displacement can vary between 62% and 100% of the maximum cubic capacity. All the values illustrated by the curves can not be obtained. Only the values present on the arrows placed on the curve can be obtained. Indeed, the pressure in the control volume can substantially increase only when the control volume has its maximum volume, that is to say when the free piston is in high abutment. The volume can therefore vary when the control pressure is minimal in order to vary the displacement, and the control pressure can increase substantially only when the control volume is maximum in order to vary the volumetric ratio.

[0054] L'invention s'applique à toute architecture de moteurs à combustion interne comprenant un piston coulissant dans une chambre de combustion entraînant un vilebrequin par l'intermédiaire d'une bielle. L'invention s'appliquera à un moteur alimenté par différents types de carburants tels que de l'essence, du gazole, du Gaz Naturel pour véhicule, du Gaz de Pétrole Liquéfié ou du biocarburant. L'invention permet l'utilisation d'un catalyseur 3 voies associé à un moteur essence afin d'améliorer la dépollution des gaz d'échappement. Dans un moteur Diesel à combustion stratifiée, la baisse de la température moyenne dans la chambre de combustion permet de réduire les émissions d'oxydes d'azote NOx et de particules.The invention applies to any architecture of internal combustion engines comprising a piston sliding in a combustion chamber driving a crankshaft via a connecting rod. The invention will apply to an engine fueled by different types of fuels such as gasoline, diesel, natural gas for vehicles, liquefied petroleum gas or biofuel. The invention allows the use of a 3-way catalyst associated with a gasoline engine to improve the pollution of the exhaust gas. In a diesel engine with stratified combustion, the lowering of the average temperature in the combustion chamber makes it possible to reduce the emissions of nitrogen oxides NOx and particles.

[0055] L'invention s'associe également avantageusement à des moteurs Diesel ou essence à combustion homogène (appelés respectivement HCCI et CAI). Ces modes de combustion sont basés sur une richesse inférieure à 1 , avec une faible température de combustion. Ce type de combustion permet de réduire la consommation de carburant et la quantité de NOx émise. Pour une combustion Diesel, l'invention permet de contrôler l'instant d'auto-inflammation en modifiant le rapport volumétrique. L'invention permet également une réduction sensible du bruit habituellement créé par une combustion homogène, du fait d'une réduction de la vitesse d'augmentation de la pression dans le cylindre.The invention is also advantageously associated with diesel engines or gasoline with homogeneous combustion (called respectively HCCI and CAI). These modes of combustion are based on a richness less than 1, with a low combustion temperature. This type of combustion reduces fuel consumption and the amount of NOx emitted. For diesel combustion, the invention makes it possible to control the instant of self-ignition by modifying the volumetric ratio. The invention also allows a substantial reduction of the noise usually created by homogeneous combustion, due to a reduction in the rate of increase of the pressure in the cylinder.

[0056] Les figures 6a à 6d représentent schématiquement différents cycles thermodynamiques en fonction de la configuration. Il faut au préalable noter que lorsque les pistons 3 et 4 se rapprochent, l'évolution de la pression dans la chambre de combustion 21 dépend du volume de la chambre de contrôle 22. Si la chambre de contrôle est relativement grande (par exemple plusieurs fois la taille du volume mort au point mort haut), le piston 4 se rapprochera du piston 3 et la pression dans la chambre de combustion 21 va peu augmenter. La combustion est alors proche d'une isobare. Par contre, si la chambre de contrôle 22 a un volume du même ordre de grandeur que le volume mort au point mort haut, la pression va augmenter dans la chambre de combustion et dans la chambre de contrôle et l'influence du système sera limitée.Figures 6a to 6d schematically show different thermodynamic cycles depending on the configuration. It should first be noted that when the pistons 3 and 4 come closer, the evolution of the pressure in the combustion chamber 21 depends on the volume of the control chamber 22. If the control chamber is relatively large (for example several times the size of the dead volume at the top dead center), the piston 4 will approach the piston 3 and the pressure in the combustion chamber 21 will increase little. The combustion is then close to an isobar. On the other hand, if the control chamber 22 has a volume of the same order of magnitude as the dead volume at the top dead center, the pressure will increase in the combustion chamber and in the control chamber and the influence of the system will be limited.

[0057] La figure 6a correspond à un cycle de référence d'un moteur traditionnel avec un fort rapport volumétrique. La figure 6b correspond à une configuration où la pression dans la chambre de contrôle 22 est relativement élevée et où le volume de la chambre de contrôle 22 est relativement faible. Dans ce cas, le rapport volumétrique est diminué. La figure 6c correspond à une configuration où la pression dans la chambre de contrôle 22 est assez élevée avec une chambre de contrôle présentant un volume relativement important. Lorsque le piston 4 se rapproche du piston 3, la pression dans la chambre de combustion 21 évolue peu, ce qui correspond à une combustion sensiblement isobare. La figure 6d correspond à une configuration où la pression dans la chambre de contrôle 22 est assez faible et où le volume de la chambre de contrôle 22 est relativement élevé. Le rapport volumétrique est alors fortement réduit, ce qui peut être utilisé pour favoriser de très fortes charges moteur. [0058] La figure 7 compare deux cycles de combustion dans un moteur présentant un système de distribution variable. Le cycle représenté en traits discontinus correspond à une fermeture tardive de la soupape d'admission. Le cycle représenté en traits pleins correspond à une ouverture anticipée de la soupape d'admission. En couplant un fort rapport volumétrique avec une ouverture de soupape tardive, la phase de détente est plus longue que la phase de compression et d'avantage d'énergie peut être récupérée sur le piston. Du fait d'une réduction des pertes par pompage, le rendement du moteur est alors amélioré.Figure 6a corresponds to a reference cycle of a traditional engine with a high volumetric ratio. Figure 6b corresponds to a configuration where the pressure in the control chamber 22 is relatively high and the volume of the control chamber 22 is relatively small. In this case, the volumetric ratio is decreased. Figure 6c corresponds to a configuration where the pressure in the control chamber 22 is quite high with a control chamber having a relatively large volume. When the piston 4 approaches the piston 3, the pressure in the combustion chamber 21 changes little, which corresponds to a substantially isobaric combustion. Figure 6d corresponds to a configuration where the pressure in the control chamber 22 is quite low and the volume of the control chamber 22 is relatively high. The volumetric ratio is then greatly reduced, which can be used to promote very high engine loads. FIG. 7 compares two combustion cycles in an engine having a variable distribution system. The cycle shown in broken lines corresponds to a late closing of the intake valve. The cycle shown in solid lines corresponds to an anticipated opening of the intake valve. By coupling a high volumetric ratio with a late valve opening, the expansion phase is longer than the compression phase and more energy can be recovered from the piston. As a result of reduced pump losses, engine efficiency is improved.

[0059] La figure 12 représente une variante permettant de limiter le bruit et les vibrations de contact entre les butées 37 et 45. À cet effet, un ressort 49 est intercalé entre les butées 37 et 45. Le ressort 49 est configuré pour n'être comprimé que lorsque les pistons 3 et 4 approchent de leur écartement maximum.FIG. 12 represents a variant making it possible to limit the noise and the contact vibrations between the stops 37 and 45. For this purpose, a spring 49 is interposed between the stops 37 and 45. The spring 49 is configured to be compressed only when the pistons 3 and 4 approach their maximum spacing.

[0060] La figure 13 représente une variante dans laquelle plusieurs ressorts 47 écartent les pistons 3 et 4. Dans la variante illustrée, la bride limitant l'écartement entre les pistons 3 et 4 est réalisée sous forme d'une chaînette 48 solidaire des pistons 3 et 4.13 shows a variant in which several springs 47 separate the pistons 3 and 4. In the variant shown, the flange limiting the spacing between the pistons 3 and 4 is formed as a chain 48 secured to the pistons 3 and 4.

[0061] La figure 14 représente une variante dans laquelle deux ressorts du type de la figure 4c sont superposés et disposés entre les pistons 3 et 4. Ces ressorts sont typiquement solidarisés par des soudures.Figure 14 shows a variant in which two springs of the type of Figure 4c are superimposed and disposed between the pistons 3 and 4. These springs are typically secured by welds.

[0062] Le premier mode de réalisation illustré faisait appel à une pompe pour introduire du fluide sous pression dans la chambre de contrôle 22. On peut prévoir d'interposer un détendeur entre la pompe et la chambre de contrôle 22, afin de faire varier la pression du fluide sur une certaine plage à partir d'une même pression générée par la pompe. Lorsque le ressort n'est pas en butée haute, celui-ci peut créer une dépression facilitant l'entrée de fluide dans la chambre de contrôle 22 en écartant les pistons 3 et 4. Le piston 4 peut également faciliter l'évacuation du fluide du fait de son inertie durant le cycle de combustion. [0063] On peut également envisager d'alimenter la chambre de contrôle 22 avec des gaz provenant de l'échappement, ceux-ci présentent une capacité calorifique plus faible et nécessitent une énergie plus réduite pour leur compression. On peut également envisager que les gaz d'échappement ne soit pas comprimés par une pompe pour être introduits dans la chambre de contrôle 22 mais simplement introduits du fait de leur pression et d'une aspiration générée par un écartement entre les pistons 3 et 4 sous l'effet du ressort 47.The first illustrated embodiment used a pump to introduce fluid under pressure in the control chamber 22. It can be provided to interpose a pressure regulator between the pump and the control chamber 22, to vary the fluid pressure over a certain range from the same pressure generated by the pump. When the spring is not in the high abutment, it can create a depression facilitating the entry of fluid into the control chamber 22 by removing the pistons 3 and 4. The piston 4 can also facilitate the evacuation of the fluid from the fluid. inertia during the combustion cycle. It is also possible to supply the control chamber 22 with gases from the exhaust, these have a lower heat capacity and require a lower energy for their compression. It is also conceivable that the exhaust gases are not compressed by a pump to be introduced into the control chamber 22 but simply introduced because of their pressure and suction generated by a spacing between the pistons 3 and 4 under the effect of the spring 47.

[0064] On peut également envisager de mettre en communication la chambre de contrôle 22 et le bas moteur au point mort bas. On peut par exemple envisager une communication au point mort bas entre la chambre de contrôle 22 et le bas moteur par l'intermédiaire de lumières ou rainures ménagées dans la partie basse de la chemise du cylindre. Dans l'exemple de la figure 15, la vanne 82 est commandée pour s'ouvrir au point mort bas, afin de mettre le bas moteur en communication avec la chambre de contrôle 22. Dans l'exemple de la figure 16, un clapet 83 s'ouvre lorsque le piston 3 est au point mort bas, sous l'effet de la pression soit dans le bas moteur, soit dans la chambre de contrôle 22. On peut également envisager de ne pas placer de vanne 82 sur le conduit 81 afin de permettre une communication directe entre la chambre de contrôle 22 et le bas moteur au point mort bas. Pour ces différentes solutions, la pression du fluide dans la chambre de contrôle 22 s'équilibre ainsi avec la pression dans le bas moteur, c'est-à-dire sensiblement la pression atmosphérique. La pression dans la chambre de contrôle 22 augmentera alors seulement lorsque que la pression dans la chambre de combustion 21 rapproche les pistons 3 et 4. Le fluide présent dans la chambre de contrôle 22 amortit alors le rapprochement des pistons 3 et 4 et seconde l'effort de rappel du ressort 47. Ce mode de réalisation permet d'obtenir une augmentation du rapport volumétrique à faible charge du moteur 1. Un tel mode de réalisation induit un surcoût très faible par rapport à un moteur classique en se dispensant du dispositif de contrôle 9. Le rapport volumétrique est alors variable et régulé automatiquement par la pression dans la chambre de combustion 21 , en fonction des conditions de fonctionnement du moteur 1. It may also be considered to put the control chamber 22 in communication with the low engine at the bottom dead center. One can for example consider a communication at low dead point between the control chamber 22 and the low engine through lights or grooves in the lower part of the cylinder liner. In the example of Figure 15, the valve 82 is controlled to open at the bottom dead center, in order to put the low engine in communication with the control chamber 22. In the example of Figure 16, a valve 83 opens when the piston 3 is at the bottom dead point, under the effect of the pressure either in the low engine or in the control chamber 22. It is also conceivable not to place a valve 82 on the conduit 81 so to allow direct communication between the control chamber 22 and the low engine at low dead point. For these different solutions, the pressure of the fluid in the control chamber 22 thus equilibrates with the pressure in the low engine, that is to say substantially atmospheric pressure. The pressure in the control chamber 22 will then increase only when the pressure in the combustion chamber 21 brings the pistons 3 and 4 closer. The fluid present in the control chamber 22 thus attenuates the bringing together of the pistons 3 and 4 and the second one. return force of the spring 47. This embodiment makes it possible to obtain an increase in the low-load volumetric ratio of the engine 1. Such an embodiment induces a very small additional cost compared with a conventional engine, dispensing with the control device. 9. The volumetric ratio is then variable and automatically regulated by the pressure in the combustion chamber 21, depending on the operating conditions of the engine 1.

Claims

REVENDICATIONS

1. Moteur à combustion interne (1 ), comprenant un cylindre; un premier piston (3) guidé en coulissement axial dans le cylindre et solidaire d'un mécanisme de transmission ; un deuxième piston (4) disposé à l'aplomb du premier piston et guidé en coulissement axial dans le cylindre ; des moyens d'introduction d'un fluide entre les deux pistons (3, 4) de façon à les écarter pour former entre eux une chambre de contrôle (22) ayant un volume variable ; un organe de rappel (47) exerçant un effort entre les premier et deuxième pistons tendant à les écarter et, une bride mécanique limitant l'écartement entre les premier et deuxième pistonsAn internal combustion engine (1), comprising a cylinder; a first piston (3) guided in axial sliding in the cylinder and secured to a transmission mechanism; a second piston (4) disposed plumb with the first piston and guided in axial sliding in the cylinder; means for introducing a fluid between the two pistons (3, 4) so as to separate them to form between them a control chamber (22) having a variable volume; a return member (47) exerting a force between the first and second pistons tending to separate them and a mechanical flange limiting the spacing between the first and second pistons

(3,4) ; caractérisé en ce que les moyens d'introduction mettent sélectivement la chambre de contrôle en communication avec une source de fluide compressible.(3,4); characterized in that the introducing means selectively puts the control chamber in communication with a source of compressible fluid.

2. Moteur (1 ) selon la revendication 1 , comprenant une source de fluide compressible (8) à une pression supérieure à la pression atmosphérique, les moyens d'introduction mettant sélectivement la chambre de contrôle (22) en communication avec la source de fluide compressible.2. Motor (1) according to claim 1, comprising a source of compressible fluid (8) at a pressure greater than atmospheric pressure, the introduction means selectively putting the control chamber (22) in communication with the fluid source. compressible.

3. Moteur selon la revendication 2, dans lequel la source de fluide (8) est apte à alimenter les moyens d'introduction avec du fluide compressible à une pression variable.3. Motor according to claim 2, wherein the fluid source (8) is adapted to supply the introduction means with compressible fluid at a variable pressure.

4. Moteur selon la revendication 3, dans lequel la source de fluide (8) est apte à alimenter les moyens d'introduction avec du fluide compressible ayant sélectivement une pression supérieure à la pression maximale dans la chambre de combustion (21 ), une pression inférieure à la pression maximale dans la chambre de combustion et supérieure à la pression d'admission dans la chambre de combustion, et une pression inférieure à la pression d'admission de sorte que les premier et deuxième pistons (3, 4) se rapprochent au point mort bas.4. Motor according to claim 3, wherein the fluid source (8) is adapted to supply the introduction means with compressible fluid selectively having a pressure greater than the maximum pressure in the combustion chamber (21), a pressure less than the maximum pressure in the combustion chamber and greater than the intake pressure in the combustion chamber, and a lower pressure than the intake pressure so that the first and second pistons (3, 4) come closer to the bottom dead point.

5. Moteur selon la revendication 4, comprenant un organe de commande commandant la source de fluide compressible pour que le fluide compressible soit fourni à la chambre de contrôle (22) avec une pression supérieure à la pression maximale dans la chambre de combustion (21 ) lorsque le moteur fonctionne à faible charge. 5. Motor according to claim 4, comprising a control member controlling the source of compressible fluid so that the compressible fluid is supplied to the control chamber (22) with a pressure greater than the maximum pressure in the combustion chamber (21). when the engine is running at low load.

6. Moteur selon la revendication 4 ou 5, comprenant un organe de commande commandant la source de fluide compressible pour que le fluide compressible soit fourni à la chambre de contrôle (22) avec une pression inférieure à la pression d'admission dans la chambre de combustion (21 ) lorsque le moteur fonctionne à forte charge.An engine according to claim 4 or 5, comprising a controller controlling the source of compressible fluid so that the compressible fluid is supplied to the control chamber (22) with a pressure lower than the inlet pressure in the chamber of combustion (21) when the engine is operating at high load.

7. Moteur selon la revendication 1 , dans lequel les moyens d'introduction mettent sélectivement la chambre de contrôle (22) en communication avec du gaz présent dans le bas moteur.7. Motor according to claim 1, wherein the introduction means selectively put the control chamber (22) in communication with the gas present in the low engine.

8. Moteur selon la revendication 1 , dans lequel les moyens d'introduction mettent sélectivement la chambre de contrôle (22) en communication avec du gaz d'échappement issu de la chambre de combustion (21 ).8. Motor according to claim 1, wherein the introduction means selectively put the control chamber (22) in communication with the exhaust gas from the combustion chamber (21).

9. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel les moyens d'introduction comprennent une électrovanne (82) obturant sélectivement l'introduction ou l'évacuation de fluide compressible dans la chambre de contrôle (22).9. Motor according to any one of the preceding claims, wherein the introduction means comprise a solenoid valve (82) selectively closing the introduction or discharge of compressible fluid in the control chamber (22).

10. Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel le premier piston présente un conduit mettant en communication les moyens d'introduction et la chambre de contrôle (22) lorsque le premier piston (3) est au point mort bas. 10. Motor according to any one of the preceding claims, wherein the first piston has a conduit communicating the introduction means and the control chamber (22) when the first piston (3) is at the bottom dead center.