CH705868A2 - Internal combustion engine e.g. petrol engine, has piston/cylinder pair including auxiliary piston placed in auxiliary cylinder and moved with respect to auxiliary cylinder to assist in defining variable volume combustion chamber - Google Patents

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Abstract

The engine has a piston/cylinder pair (PC) with a main piston (1) that is placed in a main cylinder (2). The piston/cylinder pair performs back and forth movement in the main cylinder according to a longitudinal axis (A) of the cylinder to define a variable volume combustion chamber (5). A mechanical energy transmission unit (TE) is connected at an external end (1b) of the piston. The piston/cylinder pair includes an auxiliary piston (3) placed in an auxiliary cylinder (4) and moved with respect to the auxiliary cylinder to assist in defining the chamber. An independent claim is also included for a method for operating an internal combustion engine.

Description

[0001] L’invention concerne un moteur à combustion interne. Un moteur de ce type comprend au moins une paire piston/cylindre avec un piston principal logé dans un cylindre principal et susceptible d’effectuer un mouvement de va-et-vient dans le cylindre principal selon l’axe longitudinal de ce-dernier pour définir une chambre à combustion de volume variable. En outre, ce type de moteur comprend une unité de transmission d’énergie mécanique connectée à l’extrémité extérieure du piston principal de la paire piston/cylindre. Ensuite, ce type de moteur comprend une soupape d’admission et une soupape d’échappement. The invention relates to an internal combustion engine. An engine of this type comprises at least one piston / cylinder pair with a main piston housed in a main cylinder and capable of reciprocating in the main cylinder along the longitudinal axis thereof to define a combustion chamber of variable volume. In addition, this type of engine comprises a mechanical energy transmission unit connected to the outer end of the main piston of the piston / cylinder pair. Then, this type of engine includes an intake valve and an exhaust valve.

[0002] En vue d’améliorer le fonctionnement d’un moteur de ce type, l’invention propose un moteur du type susmentionné, dans lequel, selon l’invention, la paire piston/cylindre comprend en outre un piston auxiliaire logé dans un cylindre auxiliaire et susceptible d’être déplacé par rapport au cylindre auxiliaire pour contribuer à la définition de la chambre à combustion de volume variable. In order to improve the operation of an engine of this type, the invention provides a motor of the aforementioned type, wherein, according to the invention, the piston / cylinder pair further comprises an auxiliary piston housed in a auxiliary cylinder and can be moved relative to the auxiliary cylinder to contribute to the definition of the variable volume combustion chamber.

[0003] De préférence, le piston principal et le piston auxiliaire sont agencés de manière colinéaire à l’axe longitudinal du cylindre principal. On préfère un agencement dans lequel le piston auxiliaire ou les pistons auxiliaires sont agencés de manière concentrique par rapport au piston principal et par rapport au cylindre principal. [0003] Preferably, the main piston and the auxiliary piston are arranged collinearly with the longitudinal axis of the main cylinder. An arrangement is preferred in which the auxiliary piston or the auxiliary pistons are arranged concentrically with respect to the main piston and with respect to the main cylinder.

[0004] Dans une première variante préférée, un cylindre auxiliaire recevant un piston auxiliaire est ménagé dans l’extrémité intérieure du piston principal. In a first preferred embodiment, an auxiliary cylinder receiving an auxiliary piston is formed in the inner end of the main piston.

[0005] Dans une seconde variante préférée, un cylindre auxiliaire recevant un piston auxiliaire est ménagé dans l’extrémité intérieure du cylindre principal. In a second preferred embodiment, an auxiliary cylinder receiving an auxiliary piston is formed in the inner end of the main cylinder.

[0006] Dans une troisième variante, un premier cylindre auxiliaire recevant un piston auxiliaire est ménagé dans l’extrémité intérieure du piston principal, et un deuxième cylindre auxiliaire recevant un piston auxiliaire est ménagé dans l’extrémité intérieure du cylindre principal. In a third variant, a first auxiliary cylinder receiving an auxiliary piston is formed in the inner end of the main piston, and a second auxiliary cylinder receiving an auxiliary piston is formed in the inner end of the main cylinder.

[0007] Dans une quatrième variante, un premier cylindre auxilaire et un deuxième cylindre auxiliaire sont agencés de manière téléscopique pour ainsi former une unité de piston téléscopique, soit dans le piston principal, soit dans le cylindre principal. In a fourth variant, a first auxiliary cylinder and a second auxiliary cylinder are arranged telescopically so as to form a telescopic piston unit, either in the main piston or in the main cylinder.

[0008] Dans une autre variante préférée, la paire piston/cylindre peut comprendre le piston principal et au moins deux pistons auxiliaires. De préférence, les au moins deux pistons auxiliaires sont agencés de manière diamétralement opposé par rapport à l’axe longitudinal du cylindre principal. In another preferred embodiment, the pair piston / cylinder may comprise the main piston and at least two auxiliary pistons. Preferably, the at least two auxiliary pistons are arranged diametrically opposite to the longitudinal axis of the main cylinder.

[0009] De préférence, le piston auxiliaire logé dans le cylindre auxiliaire est couplé au piston principal. Ce couplage peut être réalisé de manière mécanique, notamment par un système à cames, de manière électromagnétique ou de manière hydraulique. [0009] Preferably, the auxiliary piston housed in the auxiliary cylinder is coupled to the main piston. This coupling can be achieved mechanically, in particular by a cam system, electromagnetically or hydraulically.

[0010] En vue d’améliorer le fonctionnement d’un moteur du type susmentionnée, l’invention concerne aussi une méthode pour faire fonctionner un moteur de ce type selon un cycle à quatre temps comprenant Une phase d’admission, une phase de compression, une phase de combustion/détente et une phase d’échappement. Selon l’invention, lors de chaque cycle du moteur, le piston principal et le ou les piston(s) auxiliaire(s) est/sont positionné(s) par rapport au cylindre principal de manière à ce que le volume maximal de la chambre à combustion au moins lors de la phase de détente après l’allumage (troisième temps dans un moteur à quatre temps) soit inférieur au volume maximal de la chambre à combustion lors des phases d’admission et d’échappement (respectivement les premier et quatrième temps dans un moteur à quatre temps). In order to improve the operation of an engine of the aforementioned type, the invention also relates to a method for operating an engine of this type in a four-cycle cycle comprising an admission phase, a compression phase , a combustion / expansion phase and an exhaust phase. According to the invention, during each cycle of the engine, the main piston and the auxiliary piston (s) is / are positioned (s) relative to the main cylinder so that the maximum volume of the chamber combustion at least during the expansion phase after ignition (third time in a four-stroke engine) is less than the maximum volume of the combustion chamber during the intake and exhaust phases (respectively the first and fourth time in a four-stroke engine).

[0011] De préférence, avant l’allumage lors de la phase de compression (deuxième temps) ou au début de la phase de détente au plus tard, au moins un piston auxiliaire d’une paire piston/cylindre est déplacé vers l’intérieur de la chambre à combustion, réduisant ainsi la cylindrée effective lors de la phase de détente, c’est-à-dire lors de la phase ou cette paire piston/cylindre produit de l’énergie mécanique transmise à l’unité de transmission d’énergie mécanique. Preferably, before ignition during the compression phase (second stage) or at the beginning of the expansion phase at the latest, at least one auxiliary piston of a piston / cylinder pair is moved inwards of the combustion chamber, thereby reducing the effective displacement during the expansion phase, that is to say during the phase where this pair piston / cylinder produces mechanical energy transmitted to the transmission unit of mechanical energy.

[0012] De préférence, le moteur à combustion interne est un moteur à essence ou un moteur à diesel. [0012] Preferably, the internal combustion engine is a gasoline engine or a diesel engine.

[0013] Selon l’invention, dans un moteur à explosion connu dont les pistons constitués d’une seule pièce sont susceptibles de faire un mouvement de va-et-vient, on remplace les unités cylindre/piston connus par des unités cylindre/multi-piston. Dans les moteurs connus, le volume de la chambre à combustion lors d’un cycle admission-compression-détente-échappement est défini par la position du piston unique par rapport au cylindre. Par contre, dans le moteur selon l’invention, le volume de la chambre à combustion est défini par la position de chacun des pistons les uns par rapport aux autres ainsi que par la position de chacun des pistons par rapport au cylindre. Cela permet, lors du fonctionnement du moteur, de changer le volume de la chambre à combustion en déplaçant au moins deux pistons l’un par rapport à l’autre ainsi que chacun par rapport au cylindre. Selon l’invention, les pistons sont positionnés par rapport au cylindre de manière à ce que le volume maximal de la chambre à combustion au moins lors de la phase de détente après l’allumage (troisième temps dans un moteur à quatre temps) soit inférieur au volume maximal de la chambre à combustion lors des phases d’admission et d’échappement (respectivement les premier et quatrième temps dans un moteur à quatre temps). A cette fin, avant l’allumage lors de la phase de compression (deuxième temps) ou au début de la phase de détente au plus tard, au moins un piston supplémentaire d’une unité cylindre/multi-piston est déplacé vers l’intérieur de la chambre à combustion, réduisant ainsi la cylindrée effective lors de la phase de détente, c’est-à-dire lors de la phase ou cette unité cylindre/multi-piston produit de l’énergie mécanique. L’efficacité énergétique du moteur selon l’invention est plus élevée que l’efficacité du moteur connu. According to the invention, in a known explosion engine whose pistons consist of a single piece are likely to make a movement back and forth, it replaces the known cylinder / piston units by cylinder / multi units -piston. In known engines, the volume of the combustion chamber during an intake-compression-expansion-exhaust cycle is defined by the position of the single piston relative to the cylinder. In contrast, in the engine according to the invention, the volume of the combustion chamber is defined by the position of each of the pistons relative to each other as well as the position of each of the pistons relative to the cylinder. This allows, during operation of the engine, to change the volume of the combustion chamber by moving at least two pistons relative to each other and each relative to the cylinder. According to the invention, the pistons are positioned relative to the cylinder so that the maximum volume of the combustion chamber at least during the expansion phase after ignition (third time in a four-stroke engine) is less the maximum volume of the combustion chamber during the intake and exhaust phases (respectively the first and fourth times in a four-stroke engine). For this purpose, before ignition during the compression phase (second stage) or at the beginning of the expansion phase at the latest, at least one additional piston of a cylinder / multi-piston unit is moved inwards of the combustion chamber, thereby reducing the effective displacement during the expansion phase, that is to say during the phase or this cylinder / multi-piston unit produces mechanical energy. The energy efficiency of the engine according to the invention is higher than the efficiency of the known engine.

[0014] D’autres détails et particularités de l’invention assortiront de la description ci-après, donné à titre d’exemple non limitatif en se référant aux dessins annexés, dans lesquels chacune des fig. 1 à 5 montre une paire piston/cylindre en coupe selon un plan comprenant l’axe longitudinal du piston et du cylindre constituant cette paire piston/cylindre. <tb>La fig. 1<sep>montre le piston dans une première position dans le cylindre (premier temps / admission) selon un premier mode de réalisation de l’invention. <tb>La fig. 2<sep>montre le piston dans une seconde position dans le cylindre (deuxième temps / compression) selon le premier mode de réalisation. <tb>La fig. 3<sep>montre le piston dans une troisième position dans le cylindre (troisième temps / explosion, détente) selon le premier mode de réalisation. <tb>La fig. 4<sep>montre le piston dans une quatrième position dans le cylindre (quatrième temps / échappement) selon le premier mode de réalisation. <tb>La fig. 5<sep>est une vue correspondant à la fig. 3selon un second mode de réalisation de l’invention.Other details and features of the invention will be described below, given by way of non-limiting example with reference to the accompanying drawings, in which each of Figs. 1 to 5 shows a pair piston / cylinder in section along a plane comprising the longitudinal axis of the piston and the cylinder constituting the pair piston / cylinder. <tb> Fig. 1 <sep> shows the piston in a first position in the cylinder (first time / admission) according to a first embodiment of the invention. <tb> Fig. 2 <sep> shows the piston in a second position in the cylinder (second stroke / compression) according to the first embodiment. <tb> Fig. 3 <sep> shows the piston in a third position in the cylinder (third time / explosion, detent) according to the first embodiment. <tb> Fig. 4 <sep> shows the piston in a fourth position in the cylinder (fourth stroke / exhaust) according to the first embodiment. <tb> Fig. 5 <sep> is a view corresponding to FIG. 3according to a second embodiment of the invention.

[0015] Les fig. 1 à 4 montrent une paire piston/cylindre PC composée d’un piston 1 logé de manière glissante dans un cylindre 2, définissant ainsi une chambre à combustion 5 entre l’extrémité intérieure (la face) 1a du piston 1 et l’extrémité intérieure (la face opposée) 2a du cylindre 2. Le volume de la chambre à combustion 5 est variable par le déplacement glissant du piston 1 par rapport au cylindre 2 selon un axe longitudinal A commun au piston 1 et au cylindre 2. Dans l’extrémité intérieure 2a du cylindre 2, une soupape d’admission 6 et une soupape d’échappement 7 sont aménagées, permettant respectivement l’aspiration d’un mélange air-carburant et l’évacuation des gaz brûlés. Une unité de transmission d’énergie mécanique TE, telle qu’une bielle, est connectée à l’extrémité extérieure 1b du piston principal 1. Figs. 1 to 4 show a piston / cylinder pair PC composed of a piston 1 slidably housed in a cylinder 2, thus defining a combustion chamber 5 between the inner end (the face) 1a of the piston 1 and the inner end (The opposite face) 2a of the cylinder 2. The volume of the combustion chamber 5 is variable by the sliding displacement of the piston 1 with respect to the cylinder 2 along a longitudinal axis A common to the piston 1 and to the cylinder 2. In the end 2a inside the cylinder 2, an inlet valve 6 and an exhaust valve 7 are arranged, respectively allowing the suction of an air-fuel mixture and the evacuation of flue gases. A mechanical energy transmission unit TE, such as a connecting rod, is connected to the outer end 1b of the main piston 1.

[0016] Selon un premier mode de réalisation de l’invention, le piston 1 est muni d’un cylindre auxiliaire 4 dans lequel un piston auxiliaire 3 est logé de manière glissante et de ce fait susceptible d’être déplacé par rapport au piston 1, nommé piston principal 1. According to a first embodiment of the invention, the piston 1 is provided with an auxiliary cylinder 4 in which an auxiliary piston 3 is slidably housed and thus displaceable relative to the piston 1. , called main piston 1.

[0017] La fig. 1 montre le piston principal 1 lors de la phase d’admission, c’est-à-dire lors du premier temps. La soupape d’admission 6 est ouverte, et la soupape d’échappement 7 est fermée. Le piston auxiliaire 3 reste enfoncé dans le cylindre auxiliaire 4 du piston principal 1. Le mélange air-carburant vient d’être aspiré dans la chambre à combustion 5 par le déplacement du piston principal 1 selon la flèche B1 par rapport au cylindre principal 2. FIG. 1 shows the main piston 1 during the intake phase, that is to say during the first time. The intake valve 6 is open, and the exhaust valve 7 is closed. The auxiliary piston 3 remains depressed in the auxiliary cylinder 4 of the main piston 1. The air-fuel mixture has just been sucked into the combustion chamber 5 by the displacement of the main piston 1 along the arrow B1 with respect to the main cylinder 2.

[0018] La fig. 2 montre le piston principal 1 lors de la phase de compression, c’est-à-dire lors du deuxième temps. La soupape d’admission 6 et la soupape d’échappement 7 sont fermées. Le piston auxiliaire 3 reste toujours enfoncé dans le cylindre auxiliaire 4 du piston principal 1. Le mélange air-carburant vient d’être comprimé dans la chambre à combustion 5 par le déplacement du piston principal 1 selon la flèche B2 par rapport au cylindre principal 2 et est sur le point d’être allumé, soit par une bougie (non représentée dans les figures) dans le cas d’un moteur à essence, soit par autoallumage dans le cas d’un moteur à diesel. FIG. 2 shows the main piston 1 during the compression phase, that is to say during the second time. The intake valve 6 and the exhaust valve 7 are closed. The auxiliary piston 3 always remains depressed in the auxiliary cylinder 4 of the main piston 1. The air-fuel mixture has just been compressed in the combustion chamber 5 by the displacement of the main piston 1 along the arrow B2 with respect to the main cylinder 2 and is about to be lit, either by a spark plug (not shown in the figures) in the case of a gasoline engine, or by auto-ignition in the case of a diesel engine.

[0019] La fig. 3 montre le piston principal 1 lors de la phase d’explosion et de détente, c’est-à-dire lors du troisième temps. La soupape d’admission 6 et la soupape d’échappement 7 sont toujours fermées. Le mélange air-carburant vient d’être allumé dans la chambre à combustion 5 par la bougie ou par auto-allumage, provoquant ainis le déplacement du piston principal 1 selon la flèche B3 par rapport au cylindre principal 2. Pourtant, selon l’invention, le piston auxiliaire 3 vient d’être sorti du cylindre auxiliaire 4 du piston principal 1 et fait saillie de l’extrémité intérieure 1a du piston principal 1, réduisant ainsi le volume de la chambre à combustion 5 par rapport au volume qu’elle aurait s’il n’y avait pas de piston auxiliaire 3. Ce mouvement de sortie du piston auxiliaire 3 est effectué de manière synchronisée avec le mouvement du piston principal 1 par des moyens d’entraînement (non représentés dans les fig.). De préférence, on commence à faire sortir le piston auxiliaire 3 du piston principal 1 dès le début de la phase d’explosion et de détente, de sorte que le piston auxiliaire 3 se trouve à proximité de l’extrémité intérieure 2a du cylindre principal 2 lors de la phase d’explosion et de détente. FIG. 3 shows the main piston 1 during the explosion phase and relaxation, that is to say during the third time. The intake valve 6 and the exhaust valve 7 are always closed. The air-fuel mixture has just been ignited in the combustion chamber 5 by the spark plug or by self-ignition, thus causing the displacement of the main piston 1 along arrow B3 with respect to the main cylinder 2. However, according to the invention , the auxiliary piston 3 has just been released from the auxiliary cylinder 4 of the main piston 1 and protrudes from the inner end 1a of the main piston 1, thereby reducing the volume of the combustion chamber 5 with respect to the volume it would have if there was no auxiliary piston 3. This output movement of the auxiliary piston 3 is performed synchronously with the movement of the main piston 1 by drive means (not shown in Figs). Preferably, the auxiliary piston 3 is started out of the main piston 1 from the beginning of the explosion and expansion phase, so that the auxiliary piston 3 is close to the inner end 2a of the main cylinder 2 during the explosion and relaxation phase.

[0020] La fig. 4 montre le piston principal 1 lors de la phase d’échappement, c’est-à-dire lors du quatrième temps. La soupape d’admission 6 est fermée, et la soupape d’échappement 7 est ouverte. Les gaz brûlés sont en train d’être expulsés de la chambre à combustion 5 par le déplacement du piston principal 1 selon la flèche B4 par rapport au cylindre principal 2. Selon l’invention, le piston auxiliaire 3 est en train d’être enfoncé dans le cylindre auxiliaire 4 du piston principal 1. On commence à faire enfoncer le piston auxiliaire 3 dans le piston principal 1 dès le début de la phase d’échappement, de sorte que le piston auxiliaire 3 se trouve à proximité de l’extrémité intérieure 2a du cylindre principal 2 lors de la phase d’échappement. FIG. 4 shows the main piston 1 during the exhaust phase, that is to say during the fourth time. The inlet valve 6 is closed, and the exhaust valve 7 is open. The flue gases are being expelled from the combustion chamber 5 by the displacement of the main piston 1 according to the arrow B4 relative to the main cylinder 2. According to the invention, the auxiliary piston 3 is being depressed in the auxiliary cylinder 4 of the main piston 1. It begins to sink the auxiliary piston 3 in the main piston 1 from the beginning of the exhaust phase, so that the auxiliary piston 3 is close to the inner end 2a of the main cylinder 2 during the exhaust phase.

[0021] En d’autres termes, lors des troisième et quatrième temps, lorsque le piston principal 1 effectue son mouvement de va-et-vient selon les flèches B3 et B4, le piston auxiliaire 3 effectue son mouvement de va-et-vient par rapport au piston principal 1 avec un décalage de phase de 180°, c’est-à-dire en phase opposée par rapport au piston principal 1. Bien qu’il soit possible de faire sortir et faire enfoncer le piston auxiliaire 3 d’un degré moindre que celui représenté dans les fig. 3 et 4, on préfère de le faire sortir et enfoncer au maximum pour maximiser l’effet bénéfique sur l’efficacité du moteur. En d’autres termes, lors des troisième et quatrième temps, lorsque le piston principal 1 effectue son mouvement de va-et-vient selon les flèches B3 et B4, le piston auxiliaire 3 effectue son mouvement de va-et-vient par rapport au piston principal 1 avec un décalage de phase de 180° et avec la même amplitude que le piston principal 1. In other words, during the third and fourth times, when the main piston 1 performs its movement back and forth along the arrows B3 and B4, the auxiliary piston 3 performs its movement back and forth relative to the main piston 1 with a phase shift of 180 °, that is to say in opposite phase with respect to the main piston 1. Although it is possible to make out and push the auxiliary piston 3 of a lesser degree than that shown in fig. 3 and 4, it is preferred to pull it out and push in as far as possible to maximize the beneficial effect on engine efficiency. In other words, during the third and fourth times, when the main piston 1 moves back and forth according to the arrows B3 and B4, the auxiliary piston 3 moves back and forth relative to the main piston 1 with a phase shift of 180 ° and with the same amplitude as the main piston 1.

[0022] La fig. 5 correspond à la fig. 3 et montre une paire piston/cylindre PC composée d’un piston l’logé de manière glissante dans un cylindre 2 ́, définissant ainsi une chambre à combustion 5 ́ entre l’extrémité intérieure (la face) 1a’ du piston Y et l’extrémité intérieure (la face opposée) 2a’ du cylindre 2 ́. Le volume de la chambre à combustion 5 ́ est variable par le déplacement glissant du piston 1 ́ par rapport au cylindre 2 ́ selon un axe longitudinal A commun au piston 1 ́ et au cylindre 2 ́. Dans l’extrémité intérieure 2a’ du cylindre 2 ́, une soupape d’admission 6 et une soupape d’échappement 7 sont aménagées, permettant respectivement l’aspiration d’un mélange air-carburant et l’évacuation des gaz brûlés. Une unité de transmission d’énergie mécanique TE, telle qu’une bielle, est connectée à l’extrémité extérieure 1b’ du piston principal 1 ́. FIG. 5 corresponds to FIG. 3 and shows a piston / cylinder pair PC composed of a piston slidably housed in a cylinder 2, thus defining a combustion chamber 5 between the inner end (the face) 1a 'of the piston Y and the inner end (the opposite face) 2a 'of the cylinder 2. The volume of the combustion chamber 5 is variable by the sliding displacement of the piston 1 relative to the cylinder 2 along a longitudinal axis A common to the piston 1 and the cylinder 2. In the inner end 2a 'of the cylinder 2, an intake valve 6 and an exhaust valve 7 are arranged, respectively allowing the suction of an air-fuel mixture and the evacuation of the flue gases. A mechanical energy transmission unit TE, such as a connecting rod, is connected to the outer end 1b 'of the main piston 1.

[0023] Selon un second mode de réalisation de l’invention, le cylindre 2 ́ est muni dans son extrémité intérieure 2a’ d’un cylindre auxiliaire 4 ́ dans lequel un piston auxiliaire 3 ́ est logé de manière glissante et de ce fait susceptible d’être déplacé par rapport au cylindre 2 ́ ainsi que par rapport au piston 1 ́, nommé piston principal 1 ́. According to a second embodiment of the invention, the cylinder 2 is provided in its inner end 2a 'with an auxiliary cylinder 4 in which an auxiliary piston 3 is slidably housed and thus susceptible to be displaced relative to the cylinder 2 as well as relative to the piston 1, called the main piston 1.

[0024] Lors de la phase d’admission (non représenté dans les fig., mais correspondant à la fig. 1), c’est-à-dire lors du premier temps, la soupape d’admission 6 est ouverte, et la soupape d’échappement 7 est fermée. Le piston auxiliaire 3 ́ reste enfoncé dans le cylindre auxiliaire 4 ́ du cylindre principal 2 ́. Le mélange air-carburant vient d’être aspiré dans la chambre à combustion 5 ́ par le déplacement du piston principal Y (selon la flèche B1, fig. 1) par rapport au cylindre principal 2 ́. During the intake phase (not shown in FIGS., But corresponding to FIG 1), that is to say during the first time, the inlet valve 6 is open, and the Exhaust valve 7 is closed. The auxiliary piston 3 remains depressed in the auxiliary cylinder 4 of the main cylinder 2. The air-fuel mixture has just been sucked into the combustion chamber 5 by the displacement of the main piston Y (according to the arrow B1, Fig. 1) with respect to the main cylinder 2.

[0025] Lors de la phase de compression (non représenté dans les fig., mais correspondant à la fig. 2), c’est-à-dire lors du deuxième temps, la soupape d’admission 6 et la soupape d’échappement 7 sont fermées. Le piston auxiliaire 3 ́ reste toujours enfoncé dans le cylindre auxiliaire 4 ́ du cylindre principal 2 ́. Le mélange air-carburant vient d’être comprimé dans la chambre à combustion 5 ́ par le déplacement du piston principal 1 ́ (selon la flèche B2, fig. 2) par rapport au cylindre principal 2 ́ et est sur le point d’être allumé, soit par une bougie (non représentée dans les fig.) dans le cas d’un moteur à essence, soit par auto-allumage dans le cas d’un moteur à diesel. During the compression phase (not shown in FIGS., But corresponding to FIG 2), that is to say during the second time, the intake valve 6 and the exhaust valve 7 are closed. The auxiliary piston 3 always remains depressed in the auxiliary cylinder 4 of the main cylinder 2. The air-fuel mixture has just been compressed in the combustion chamber 5 by the displacement of the main piston 1 (according to arrow B2, FIG 2) relative to the main cylinder 2 and is about to be switched on, either by a spark plug (not shown in the figures) in the case of a gasoline engine, or by self-ignition in the case of a diesel engine.

[0026] La fig. 5 montre le piston principal V lors de la phase d’explosion et de détente, c’est-à-dire lors du troisième temps. La soupape d’admission 6 et la soupape d’échappement 7 sont toujours fermées. Le mélange air-carburant vient d’être allumé dans la chambre à combustion 5 ́ par la bougie ou par auto-allumage, provoquant ainis le déplacement du piston principal Y selon la flèche B3 par rapport au cylindre principal 2 ́. Pourtant, selon l’invention, le piston auxiliaire 3 ́ vient d’être sorti du cylindre auxiliaire 4 ́ du cylindre principal 2 ́ et fait saillie de l’extrémité intérieure 2a’ du cylindre principal 2 ́, réduisant ainsi le volume de la chambre à combustion 5 ́ par rapport au volume qu’elle aurait s’il n’y avait pas de piston auxiliaire 3 ́. Ce mouvement de sortie du piston auxiliaire 3 ́ est effectué de manière synchronisée avec le mouvement du piston principal Y par des moyens d’entraînement non représentés dans les fig.). De préférence, on commence à faire sortir le piston auxiliaire 3 ́ du cylindre principal 2 ́ dès le début de la phase d’explosion et de détente, de sorte que le piston auxiliaire 3 ́ se trouve à proximité de l’extrémité intérieure 1a’ du piston principal Y lors de la phase d’explosion et de détente. Fig. 3 5 shows the main piston V during the explosion phase and relaxation, that is to say during the third time. The intake valve 6 and the exhaust valve 7 are always closed. The air-fuel mixture has just been ignited in the combustion chamber 5 by the spark plug or by self-ignition, thus causing the displacement of the main piston Y along arrow B3 with respect to the main cylinder 2. However, according to the invention, the auxiliary piston 3 has just been released from the auxiliary cylinder 4 of the main cylinder 2 and protrudes from the inner end 2a 'of the main cylinder 2, thereby reducing the volume of the chamber 5 with respect to the volume it would have if there was no auxiliary piston 3. This output movement of the auxiliary piston 3 is performed synchronously with the movement of the main piston Y by drive means not shown in FIGS. Preferably, the auxiliary piston 3 is started out of the main cylinder 2 from the beginning of the explosion and expansion phase, so that the auxiliary piston 3 is close to the inner end 1a '. of the main piston Y during the explosion and expansion phase.

[0027] Lors de la phase d’échappement (non représenté dans les figures, mais correspondant à la fig. 4), c’est-à-dire lors du quatrième temps, la soupape d’admission 6 est fermée, et la soupape d’échappement 7 est ouverte. Les gaz brûlés sont en train d’être expulsés de la chambre à combustion 5 ́ par le déplacement du piston principal Y (selon la flèche B4, fig. 4) par rapport au cylindre principal 2 ́. Selon l’invention, le piston auxiliaire 3 ́ est en train d’être enfoncé dans le cylindre auxiliaire 4 ́ du cylindre principal 2 ́. On commence à faire enfoncer le piston auxiliaire 3 ́ dans le cylindre principal 2 ́ dès le début de la phase d’échappement, de sorte que le piston auxiliaire 3 ́ se trouve à proximité de l’extrémité intérieure 1a’ du piston principal Y lors de la phase d’échappement. During the exhaust phase (not shown in the figures, but corresponding to FIG 4), that is to say at the fourth time, the inlet valve 6 is closed, and the valve exhaust 7 is open. The flue gases are being expelled from the combustion chamber 5 by the displacement of the main piston Y (according to the arrow B4, Fig. 4) with respect to the main cylinder 2. According to the invention, the auxiliary piston 3 is being pressed into the auxiliary cylinder 4 of the main cylinder 2. The auxiliary piston 3 is started in the main cylinder 2 from the beginning of the exhaust phase, so that the auxiliary piston 3 is close to the inner end 1a 'of the main piston Y when of the exhaust phase.

[0028] En d’autres termes, lors des troisième et quatrième temps, lorsque le piston principal Y effectue son mouvement de va-et-vient (selon les flèches B3 et B4, fig. 3et 4), le piston auxiliaire 3 ́ effectue son mouvement de va-et-vient par rapport au cylindre principal 2 ́ et par rapport au piston principal 1 ́ sans décalage de phase, c’est-à-dire en phase avec le piston principal 1 ́. Bien qu’il soit possible de faire sortir et faire enfoncer le piston auxiliaire 3 ́ d’un degré moindre que celui représenté dans la fig. 5, on préfère de le faire sortir et enfoncer au maximum pour maximiser l’effet bénéfique sur l’efficacité du moteur. En d’autres termes, lors des troisième et quatrième temps, lorsque le piston principal 1 ́ effectue son mouvement de va-et-vient (selon les flèches B3 et B4, fig. 3 et 4), le piston auxiliaire 3 ́ effectue son mouvement de va-et-vient par rapport au piston principal Y en phase et avec la même amplitude que le piston principal Y. In other words, during the third and fourth times, when the main piston Y performs its back and forth movement (according to the arrows B3 and B4, Figs 3 and 4), the auxiliary piston 3 carries out its movement back and forth relative to the main cylinder 2 and relative to the main piston 1 without phase shift, that is to say in phase with the main piston 1. Although it is possible to get out and sink the auxiliary piston 3 to a lesser degree than that shown in FIG. 5, it is preferred to push it out and push in as far as possible to maximize the beneficial effect on engine efficiency. In other words, during the third and fourth times, when the main piston 1 performs its back and forth movement (according to the arrows B3 and B4, FIGS 3 and 4), the auxiliary piston 3 performs its reciprocating with respect to the main piston Y in phase and with the same amplitude as the main piston Y.

Claims (10)

1. Moteur à combustion interne, comprenant au moins une paire piston/cylindre (PC, PC) avec un piston principal (1, 1 ́) logé dans un cylindre principal (2, 2 ́) et susceptible d’effectuer un mouvement de va-et-vient dans ledit cylindre principal selon l’axe longitudinal (A) de ce-dernier pour définir une chambre à combustion (5, 5 ́) de volume variable; une unité de transmission d’énergie mécanique (TE) connectée à l’extrémité extérieure (1b, 1b’) dudit piston principal (1, 1 ́) de ladite paire piston/cylindre (PC, PC); ainsi qu’une soupape d’admission (6) et une soupape d’échappement (7), caractérisé en ce que ladite paire piston/cylindre (PC, PC) comprend en outre un piston auxiliaire (3, 3 ́) logé dans un cylindre auxiliaire (4, 4 ́) et susceptible d’être déplacé par rapport audit cylindre auxiliaire pour contribuer à la définition de ladite chambre à combustion (5, 5 ́) de volume variable.An internal combustion engine, comprising at least one piston / cylinder pair (PC, PC) with a main piston (1, 1) housed in a main cylinder (2, 2) and capable of effecting an oscillation movement. and back into said main cylinder along the longitudinal axis (A) thereof to define a combustion chamber (5, 5) of variable volume; a mechanical energy transmission unit (TE) connected to the outer end (1b, 1b ') of said main piston (1, 1) of said piston / cylinder pair (PC, PC); as well as an intake valve (6) and an exhaust valve (7), characterized in that said pair piston / cylinder (PC, PC) further comprises an auxiliary piston (3, 3) housed in a auxiliary cylinder (4, 4) and movable relative to said auxiliary cylinder to contribute to the definition of said combustion chamber (5, 5) of variable volume. 2. Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que ledit piston principal (1, 1 ́) et ledit piston auxiliaire (3, 3 ́) sont agencés de manière colinéaire à l’axe longitudinal (A) dudit cylindre principal (2, 2 ́).2. Engine according to claim 1, characterized in that said main piston (1, 1) and said auxiliary piston (3, 3) are arranged collinearly with the longitudinal axis (A) of said main cylinder (2, 2). 3. Moteur selon la revendication 1 ou 2, caractérisé en ce qu’un cylindre auxiliaire (4) recevant un piston auxiliaire (3) est ménagé dans l’extrémité intérieure (1a) dudit piston principal (1).3. Engine according to claim 1 or 2, characterized in that an auxiliary cylinder (4) receiving an auxiliary piston (3) is formed in the inner end (1a) of said main piston (1). 4. Moteur selon l’une des revendications 1 à 3, caractérisé en ce qu’un cylindre auxiliaire (4 ́) recevant un piston auxiliaire (3 ́) est ménagé dans l’extrémité intérieure (2a ́) dudit cylindre principal (2 ́).4. Engine according to one of claims 1 to 3, characterized in that an auxiliary cylinder (4) receiving an auxiliary piston (3) is formed in the inner end (2a) of said main cylinder (2). ). 5. Moteur selon l’une des revendications 1 à 4, caractérisé en ce que ladite au moins une paire piston/cylindre (PC, PC) comprend ledit piston principal (1, 1 ́) et au moins deux pistons auxiliaires (3, 3 ́).5. Motor according to one of claims 1 to 4, characterized in that said at least one piston / cylinder pair (PC, PC) comprises said main piston (1, 1) and at least two auxiliary pistons (3, 3). ). 6. Moteur selon la revendication 5, caractérisé en ce que lesdits au moins deux pistons auxiliaires (3, 3 ́) sont agencés de manière diamétralement opposé par rapport à l’axe longitudinal (A) dudit cylindre principal (2, 2 ́).6. Engine according to claim 5, characterized in that said at least two auxiliary pistons (3, 3) are arranged diametrically opposite with respect to the longitudinal axis (A) of said main cylinder (2, 2). 7. Moteur selon l’une des revendications 1 à 6, caractérisé en ce que ledit piston auxiliaire (3, 3 ́) logé dans ledit cylindre auxiliaire (4, 4 ́) est couplé audit piston principal (1, 1 ́).7. Motor according to one of claims 1 to 6, characterized in that said auxiliary piston (3, 3) housed in said auxiliary cylinder (4, 4) is coupled to said main piston (1, 1). 8. Méthode pour faire fonctionner un moteur à combustion interne défini dans l’une des revendications 1 à 7, selon un cycle à quatre temps comprenant une phase d’admission, une phase de compression, une phase de combustion/détente et une phase d’échappement, caractérisée en ce que lors de chaque cycle du moteur, le piston principal (1, 1 ́) et le ou les piston(s) auxiliaire(s) (3, 3 ́) est/sont positionné(s) par rapport au cylindre principal (2, 2 ́) de manière à ce que le volume maximal de la chambre à combustion au moins lors de la phase de détente après l’allumage (troisième temps dans un moteur à quatre temps) soit inférieur au volume maximal de la chambre à combustion lors des phases d’admission et d’échappement (respectivement les premier et quatrième temps dans un moteur à quatre temps).8. Method for operating an internal combustion engine as defined in one of claims 1 to 7, according to a four-stroke cycle comprising an intake phase, a compression phase, a combustion / expansion phase and a combustion phase. exhaust system, characterized in that during each engine cycle, the main piston (1, 1) and the auxiliary piston (s) (3, 3) is / are positioned relative to to the main cylinder (2, 2) so that the maximum volume of the combustion chamber at least during the expansion phase after ignition (third time in a four-stroke engine) is less than the maximum volume of the combustion chamber during the intake and exhaust phases (respectively the first and fourth times in a four-stroke engine). 9. Méthode selon la revendication 8, caractérisée en ce qu’avant l’allumage lors de la phase de compression (deuxième temps) ou au début de la phase de détente au plus tard, au moins un piston auxiliaire (3, 3 ́) d’une paire piston/cylindre (PC, PC) est déplacé vers l’intérieur de la chambre à combustion, réduisant ainsi la cylindrée effective lors de la phase de détente, c’est-à-dire lors de la phase ou cette paire piston/cylindre (PC, PC) produit de l’énergie mécanique transmise à l’unité de transmission d’énergie mécanique (TE).9. Method according to claim 8, characterized in that before ignition during the compression phase (second stage) or at the beginning of the expansion phase at the latest, at least one auxiliary piston (3, 3) a piston / cylinder pair (PC, PC) is moved towards the inside of the combustion chamber, thus reducing the effective displacement during the expansion phase, that is to say during the phase or this pair piston / cylinder (PC, PC) produces mechanical energy transmitted to the mechanical energy transmission unit (TE). 10. Méthode selon la revendication 8 ou 9, caractérisée en ce que le moteur à combustion interne est un moteur à essence ou un moteur à diesel.10. Method according to claim 8 or 9, characterized in that the internal combustion engine is a gasoline engine or a diesel engine.
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