MOTEUR A COMBUSTION INTERNE A CHAMBRE DE COMBUSTION A GEOMETRIE VARIABLE [0001 L'invention concerne les moteurs à combustion interne, et en particulier les 5 moteurs à piston présentant une chambre de combustion dont la cylindrée ou le rapport volumétrique est variable. [0002 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 10 cycle moteur est à sa valeur maximum. A ces conditions de fonctionnement correspondent, pour chaque moteur, une puissance et une valeur de régime définis. [0003] 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 15 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. 20 [0004] 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 25 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. 30 [0005] 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. [0006] 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 5 rendement énergétique sur une grande plage d'utilisation du moteur. [000n 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. 10 [000si 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 15 longueur variable. Une autre solution modifie le rapport volumétrique en déplaçant le haut carter par rapport au bas carter. [0009] 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. 20 [0010 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 25 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 30 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. [0011] 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. [0012] 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. [0013] 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. [0014] Selon encore une variante, la source de fluide est apte à alimenter les moyens d'introduction avec du fluide compressible à une pression variable. [0015] 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. [0016] 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. [0017] 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. [0018] Selon une autre variante, les moyens d'introduction mettent sélectivement la chambre de contrôle en communication avec du gaz présent dans le bas moteur. [0019] 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. [0020] Selon encore une autre variante, les moyens d'introduction comprennent une électrovanne obturant sélectivement l'introduction ou l'évacuation de fluide 15 compressible dans la chambre de contrôle. [0021] 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. 20 [0022] 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 : • la figure 1 est une vue en coupe schématique d'un mode de réalisation d'un moteur selon l'invention ; 25 • 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 ; • les figures 4a à 4d représentent différents types de ressorts interposables entre 30 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; • les figures 6a à 6d représentent différents cycles de fonctionnement en fonction de paramètres de commande ; • la figure 7 compare des cycles de fonctionnement en fonction de la stratégie de distribution ; • les figures 8 à 11 représentent différentes phases de fonctionnement du moteur en présence d'une pression de commande moyenne ; • la figure 12 représente un mécanisme d'amortissement des mouvements entre 10 les pistons supérieur et inférieur ; • la figure 13 représente une variante de ressorts et de bride entre les pistons supérieur et inférieur; • la figure 14 représente une variante de ressort entre les pistons supérieur et inférieur ; 15 • la figure 15 représente une première variante d'alimentation de la chambre de commande ; • la figure 16 représente une deuxième variante d'alimentation de la chambre de commande. [0023] Pour rappel, la cylindrée est définie par la différence du volume de la chambre 20 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. [0024] L'invention propose un moteur à combustion interne comprenant un cylindre, des premier et deuxième pistons superposés et guidés en coulissement axial dans le 25 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 30 de contrôle en communication avec un fluide compressible tel que de l'air. [0025] 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. [0026] De plus, en contrôlant le volume et la pression du fluide compressible dans la 5 chambre de contrôle, on peut obtenir sélectivement soit une cylindrée variable, soit un rapport volumétrique variable. [0027] [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 10 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 15 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 20 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 25 4, le cylindre et la culasse 7 délimitent la chambre de combustion 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 30 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. [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. [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. [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. [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. [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. [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. [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. [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. [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. [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 oeuvre 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 oeuvre conjointement avec d'autres techniques telles que l'injection directe, la suralimentation, le recyclage de gaz d'échappement ou la distribution variable. [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. [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 : • Moteur à 4 cylindres essence ^ Cylindrée unitaire maximum : 419 cc3 • Alésage : 77 mm • Course : 90 mm • Longueur de bielle : 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. [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. [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. [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. [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. [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. [0059] [0060] 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. [0061] 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. [0062] 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. [0063] 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. [0064] 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. [0065] 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.