Brevet FR2944057A1 — publié le 20101008

PISTON A LONGUEUR VARIABLE [0001] L'invention porte sur le domaine des moteurs à combustion interne à taux de compression variable, et plus particulièrement sur les moteurs à taux de compression variable mettant en jeu un piston à longueur variable. [0002] Le moteurs à combustion présentent généralement un taux de compression fixe dans leurs cylindres, c'est-à-dire que le rapport entre le volume disponible dans un cylindre au point mort bas du piston et le volume disponible dans le cylindre au point mort haut du piston est fixe et invariant. Certains moteurs, tant à allumage commandé que du type Diesel, peuvent être équipés de systèmes qui permettent d'adapter le taux de compression à tout point de fonctionnement. En adaptant le taux de compression du moteur, il est possible de réduire significativement sa consommation en carburant et/ou ses émissions polluantes et d'améliorer son rendement. [0003] On observe que pour les faibles charges (typiquement pour une pression moyenne effective ou PME inférieure à 5 bars), les transferts thermiques et les frottements limitent significativement l'énergie récupérée sur le vilebrequin. A contrario, plus la charge est importante (typiquement pour une PME supérieure à 5 bars), plus le moteur répartit l'énergie de combustion sur le vilebrequin et à l'échappement. Pour un moteur Diesel, les points les plus chargés (fort couple) sont aussi les plus efficaces énergétiquement. [0004] En effet, le rendement thermodynamique du moteur (essence ou Diesel) est directement lié au taux de compression de celui-ci. Mais cette constatation théorique n'est juste que si on fait abstraction de toute contrainte thermomécanique et des transferts thermiques. En fait, pour une application donnée, il existe un taux de compression optimum pour chaque point de fonctionnement du moteur. [0005] L'augmentation du taux de compression a pour conséquence directe d'augmenter la pression moyenne dans le cylindre lors des phases où les soupapes du cylindre sont fermées. Cette augmentation de pression induit une augmentation de la densité des gaz, du nombre de Reynolds et donc des transferts thermiques. [0006] Ainsi, une augmentation du taux de compression peut faire diminuer le rendement du moteur pour les faibles charges. A l'inverse, cette augmentation de taux de compression sera bénéfique pour le rendement du moteur après une certaine limite de charge. Il existe donc un taux de compression optimum qui est croissante avec la charge du moteur. [0007] C'est pourquoi des dispositifs visant à faire varier et adapter le taux de compression pour chaque point de fonctionnement du moteur ont été développés. Ces dispositifs sont généralement très complexes, coûteux et encombrant. On connait cependant un système qui limite ces inconvénients, en développant un piston à longueur variable. [0008] On connait des pistons à longueur variable au travers du brevet FR1153247 permettant la réalisation d'un moteur à cylindrée variable de façon relativement simple. Le brevet US5755192 présente une amélioration de ce type de dispositif. Dans ce brevet, un piston présente deux éléments mobiles l'un par rapport à l'autre, à savoir une partie liée à une bielle et une partie dite piston mobile en contact avec la chambre de combustion. [0009] Le piston mobile est limité en débattement par rapport au piston classique. Par ailleurs, un ou plusieurs ressorts, du type rondelles Belleville, sont placés entre les deux parties du piston. Ce système de ressorts permet d'appliquer une force pour moduler l'écartement entre les deux parties et modifier ainsi le volume mort et le taux de compression du moteur au point mort haut (PMH). Plus la pression dans la chambre de combustion est élevée, et plus le ressort s'écrase réduisant ainsi le taux de compression. Le taux de compression du moteur est donc directement lié à la pression dans la chambre de combustion. Ce concept permet d'augmenter généralement le taux de compression du moteur tout en faisant diminuer ce taux pour les fortes charges, afin respecter ainsi un critère de pression maximale admissible dans les cylindres du moteur. [0010] Cependant, ce système présente un certain nombre d'inconvénients. En effet, afin de ne pas dépasser une pression maximale dans les cylindres aux points de charge maximale, le ressort est comprimé dès lors que la pression augmente pour atteindre un écrasement maximal sous la pression maximale admissible dans le cylindre. De fait, le ressort tel que décrit dans l'art antérieur étant partiellement comprimé dès l'atteinte de pressions relativement faibles dans le cylindre, correspondant à des charges relativement faibles, le taux de compression est limité prématurément vis-à-vis de l'optimum pour chaque point de fonctionnement. Plus précisément, le ressort entre les deux éléments du piston est comprimé dès les premiers instants de la phase de compression du moteur et il l'est proportionnellement à la pression régnant dans la chambre de combustion. Or, idéalement, le piston doit conserver un taux de compression très élevé tant que la limite de pression admissible dans le cylindre n'est pas atteinte et s'adapter ensuite pour respecter cette contrainte de pression pour les fortes charges. [0011] Il n'est a priori pas possible de jouer sur la raideur du ressort, le choix de la raideur du ressort étant contrainte par la nécessité de respecter le critère de pression maximale dans le cylindre. [0012] L'invention propose d'optimiser les dispositifs connus dans l'art antérieur afin d'assurer un rendement aussi bon que possible tout en respectant la contrainte de pression maximale dans les cylindres, notamment pour les charges partielles. [0013] Dans l'invention, la solution à ce problème consiste essentiellement dans l'adoption d'un ressort particulier et dans l'utilisation qui en est faite. [0014] Plus précisément, l'invention porte sur un piston à longueur variable comportant une base et une couronne mobile en translation vis-à-vis de la base et présentant un ressort tendant à écarter la couronne de la base du piston, caractérisé en ce que le ressort présente un comportement de déformation non linéaire lorsqu'on lui applique une force comprise entre une force nulle et une force entrainant une compression maximale du ressort. Un ressort à comportement non linéaire va permettre, par un choix judicieux de ses caractéristiques d'adapter l'évolution de la position de la couronne du piston et de se rapprocher ainsi au plus près au taux de compression optimal pour une large plage de charges du moteur. [0015] De préférence, le ressort est du type à raideur variable. Avec un tel ressort, on peut obtenir un comportement de déformation tel qu'on se rapproche du taux de compression optimal, sans dépasser un taux maximal admissible notamment pour les fortes charges du moteur. [0016] De préférence, le ressort est du type diaphragme. Ce type de ressort particulier permet d'obtenir diverses évolutions de raideur. Les diaphragmes ressemblent à des rondelles Belleville mais ont la particularité de permettre l'obtention d'un comportement non linéaire du ressort sous charge, et ils sont en outre aptes à être adaptés à une architecture de piston à longueur variable telle que connue dans l'art antérieur. [0017] De préférence, le piston présente en outre un dispositif de guidage du mouvement de translation de la couronne par rapport à la base. Il peut s'agir par exemple d'un système de glissières, ou de tout autre dispositif permettant une translation libre de la couronne par rapport à la base du piston. [0018] De préférence, une butée empêche l'éloignement relatif de la couronne vis-à-vis de la base au-delà d'un écartement donné. Cela évite que la couronne du piston puisse se désolidariser de la base, et peut permettre la mise en place d'un ressort précontraint entre la couronne et la base du piston. [0019] De préférence, le ressort exerce, une précontrainte prédéterminée et non nulle entre la base et la couronne du piston. Ainsi, du fait de la précontrainte entre les deux parties du piston, l'écartement entre la couronne et la base du piston reste constant tant que la force exercée sur la couronne du piston par la pression dans la chambre de combustion est inférieure à une limite, cette limite étant déterminée de sorte qu'on conserve un taux de compression maximal pour les charges les plus élevées possibles, avant que la précontrainte ne soit vaincue par les efforts exercés sur piston. Par ailleurs, en utilisant un ressort avec une raideur variable et une précontrainte du ressort, on peut obtenir une évolution variable de la force exercée sur le piston mobile tout en conservant un taux de compression minimum pour le point de pleine charge. Un ressort avec une évolution variable de la raideur permet en outre, par rapport à un piston à raideur fixe, d'avoir une force de précontrainte plus élevée qui permet de conserver un taux de compression maximum sur une plus large plage de charge. Ceci permet de se rapprocher du taux de compression optimum pour les point de moyenne charge. Par ailleurs, on choisi un ressort tel que la raideur diminue pour retrouver un niveau convenable pour respecter les contraintes spécifiques aux points de très forte charge et à pleine charge. [0020] L'invention porte également sur un moteur comportant au moins un piston tel que précédemment défini. [0021] De préférence, le ressort étant un ressort du type à raideur fixe, on détermine : • la raideur du ressort (k) par la relation : k = (pmax c Z Z I 1 geo ref V ot T geo ù T ref J dans laquelle k désigne la raideur du ressort, S la surface du piston visible dans le cylindre, Pmax la pression dans le cylindre à la charge maximale, Pc la pression dans le cylindre générant une force sur le piston égale et opposée à la force de précontrainte du ressort, Zgeo le taux de compression géométrique du moteur, sans écrasement du ressort, et 'rref le taux de compression maximum admissible à la pleine charge, • la précontrainte (tep) du ressort par la relation : A V = toi (rgeo ù 2ref) X P ~n i J x Z g e o x 2 r e f (1 max ù 1 c ) avec Ap l'écrasement du ressort du fait de la précontrainte et Vtot le volume total du cylindre. C'est une solution de dimensionnement aisée d'un ressort apte à la mise ne oeuvre de l'invention. Quelles que soient ses caractéristiques, le ressort placé entre les deux parties du piston doit présenter écrasement donné adéquat pour le point de pleine charge, car il n'y a qu'un taux de compression adéquat possible du fait des contraintes de pression et de température maximales fixées pour la pleine charge. Autrement dit, pour respecter à la fois la contrainte de pression maximale admissible et la contrainte de température maximale admissible à l'échappement le taux de compression pour le point de pleine charge doit être égal à un taux de référence donné, par exemple un taux de compression compris entre 16 et 18 pour la plupart des moteurs Diesel. [0022] De préférence, les soupapes d'admissions du moteur sont commandées par un dispositif de distribution variable. En effet, l'application de l'invention tend à dégrader le rendement pour les points de faible charge, du fait d'un taux de compression plus élevé que le taux optimum pour les faibles charges. Néanmoins, l'adoption d'un dispositif de piston à longueur variable selon l'invention étant très peu intrusive vis-à-vis des moteurs classiques, on peut avantageusement associer l'invention avec d'autres concepts ou dispositifs capables d'améliorer le rendement sur les points de fonctionnement à faible charge. L'invention peut ainsi être associée à un système de distribution variable à l'admission permettant de contrôler la charge et le taux de compression du moteur. En fermant les soupapes d'admission précocement ou tardivement, on limite la quantité d'air admise et de fait le taux de compression du moteur. Par contre, le taux de détente reste très élevé et cette longue détente est très favorable à une augmentation du rendement moteur. Ces stratégies sont connues sous le nom de � cycle de Miller � ou � cycle d'Atkinson �. Le contrôle du taux de compression par la distribution variable à l'admission permet ainsi d'approcher d'encore plus près le taux de compression optimum pour tout point de fonctionnement du moteur, y compris aux faibles charges. [0023] Dans le cadre d'un véhicule hybride électrique équipé d'un moteur à combustion interne selon l'invention, on fera en sorte que le dispositif d'hybridation tende à limiter le fonctionnement du moteur à combustion dans les plages de faibles charges. En effet, une chaîne de traction hybride est capable d'assister ou de remplacer le moteur thermique dans les situations où ce dernier travaillerait à faible charge, et donc avec un rendement médiocre pour un moteur à combustion conforme à l'invention. [0024] L'invention est décrite plus en détail ci-après et en référence aux figures représentant schématiquement le système dans son mode de réalisation préférentiel. [0025] La figure 1 présente de manière simplifiée et éclatée un piston à longueur variable selon l'invention. [0026] La figure 2 présente quel est l'intérêt de précontraindre le ressort écartant la couronne de la base du piston. [0027] La figure 3 détaille comment les caractéristiques du ressort peuvent être judicieusement déterminées. [0028] La figure 4 présente le comportement qu'il est possible d'obtenir d'un ressort à raideur variable précontraint. [0029] La figure 5 présente sur un graphique l'évolution du taux de compression du moteur qui peut être obtenu par l'invention. [0030] La figure 1 présente de manière simplifiée un piston à longueur variable selon l'invention, selon une vue éclatée. Le piston utilisé dans un moteur selon l'invention comporte deux parties principales, à savoir une base 1 et une couronne 2 venant chapeauter la base. Dans la variante de l'invention ici représentée, un ressort de type diaphragme 3 est interposé entre la base 1 et la couronne 2. Un ressort de type diaphragme est analogue, dans sa forme générale, à une rondelle Belleville (ou rondelle élastique), mais peut présenter de multiples lames 31 ainsi que des échancrures 32, dont la forme va conditionner le comportement sous contrainte, et ce qui permet d'obtenir un ressort à raideur variable. [0031] Selon la variante de l'invention réalisée, un certain nombre de dispositifs connus dans l'art antérieur peuvent être employés. Une ou plusieurs rainures 11 peuvent servir à guider le mouvement de la couronne en translation. Une gorge circulaire 12 permet de ménager un dispositif de butée permettant d'éviter la désolidarisation de la couronne 2 par rapport à la base 1. [0032] La figure 2 présente quel est l'intérêt de précontraindre le ressort écartant la couronne de la base du piston. En abscisse est porté l'angle du vilebrequin au cours d'un cycle du moteur. La période E/A correspond aux phases d'échappement et d'admission, et la période C/D correspond aux phases de compression et de détente. En ordonnée est porté le taux de compression dans un cylindre. La courbe A présente l'évolution du taux de compression dans les cylindres d'un moteur équipé de pistons à longueur fixe, pour un taux de compression de référence donné. [0033] La courbe B présente l'évolution du taux de compression dans les cylindres d'un moteur équipé de pistons à longueur variable selon l'art antérieur, pour le même taux de compression de référence donné. [0034] La courbe C présente l'évolution du taux de compression dans les cylindres d'un moteur équipé de pistons à longueur variable dont le ressort est précontraint, pour le même taux de compression de référence donné [0035] Dans le cas de figure représenté par la courbe B, le ressort n'applique pas d'effort s'il n'est pas comprimé. Dès lors que la pression augmente dans la chambre de combustion, le ressort s'écrase. On dimensionne le système pour que l'écrasement du piston libre soit maximum à la pression maximale admissible dans le cylindre. Pour les cas de figure ici représentée, on comprend que le moteur présentant un piston fixe et dont le comportement est représenté par la figure A ne pourrait supporter les contraintes subies en phase de compression / détente. [0036] Le cas de figure présenté par la courbe B présente néanmoins un important désavantage : le ressort entre les deux pistons se comprime dès les premiers instants de la phase de compression du moteur et va se comprimer proportionnellement à la pression régnant dans la chambre de combustion. Or, idéalement, le piston doit conserver un taux de compression très élevé tant que la limite de pression admissible dans le cylindre n'est pas atteinte, puis il doit s'adapter pour respecter cette contrainte de pression pour les fortes charges du moteur. [0037] En faisant en sorte que le ressort engendre une précontrainte entre la base et la couronne du piston, on maintien un écartement constant entre les deux parties du piston tant que la force exercée sur le piston mobile est inférieure à une force donnée, correspondant à une certaine limite de pression. La précontrainte peut être réalisée au montage du système en écrasant le ressort puis en plaçant une goupille ou un circlips pour bloquer le ressort sous contrainte. [0038] Dans cette configuration, une force de pression minimum dans la chambre est nécessaire pour vaincre la précontrainte du ressort et rapprocher le piston mobile du piston classique. Cette précontrainte permet de maintenir un taux de compression maximum sur une certaine plage de pression dans la chambre. [0039] Le choix du niveau de précontrainte est effectué de sorte à garder un taux de compression le plus élevé possible sur une plage de charge allant des faibles charges aux charges moyennes du moteur, tout en respectant la contrainte de pression maximum admissible dans le cylindre (imposée par l'architecture du moteur) pour les charges les plus élevées. [0040] Il convient donc de définir : • La raideur du ressort (k) • L'écrasement maxi que le ressort doit supporter • La précontrainte du ressort, c'est-à-dire son écrasement en l'absence de sollicitations externes sur le piston [0041] La figure 3 détaille comment les caractéristiques du ressort peuvent être judicieusement déterminées. La figure 3 représente schématiquement un ressort du type à spire, mais elle est transposable à toute technologie de ressort. [0042] Pour un ressort à raideur fixe, l'écrasement du ressort évolue linéairement avec l'augmentation de la pression dans la chambre et donc avec la charge. [0043] Au moment où le ressort précontraint commence s'écraser, la force exercée à la surface du piston par la pression qui règne dans le cylindre est égale à la force exercée par le ressort précontraint : k x = P X S Avec : k la raideur du ressort ; AXp l'écrasement du ressort du fait de la précontrainte ; S la surface du piston dans la chambre de combustion ; Pc la pression dans le cylindre au moment ou le ressort commence à s'écraser. [0044] De même, au point de charge maximale, les forces de pression lors de la combustion sont égales aux forces exercées par le ressort pour un écrasement maximum : k x t Xmax max X S =1 Avec : AXmax l'écrasement maximum du ressort, à la charge maximale ; Pmax la pression dans le cylindre à la charge maximale. [0045] Grâce à ces deux relations, on peut définir une loi liant la raideur (k) du ressort et l'écrasement maximum du ressort : k= S( mP ax ù P) /\n ù /\n max p [0046] Par ailleurs, le taux de compression du moteur doit être égal au taux de compression de référence (généralement entre 16 et 18) au point de charge maximum pour respecter la contrainte de pression maximale admissible dans le cylindre. Partant de 15 ce taux de référence, on peut déterminer une relation entre l'écrasement maximum du ressort (AXmax - AXp) et le taux de compression géométrique (taux de compression du moteur sans écrasement du ressort) et le taux de référence (taux de compression du moteur avec un écrasement maximum1 du ressort) : V ot \2geo ù 2ref / 20 Avec V,o, le volume total du cylindre unitaire utilisé dans le calcul de la cylindrée ; 2geo le taux de compression géométrique ; 2ref le taux de compression de référence ; /.X max S X 2geo X 2ref 5 [0047] On peut alors déterminer une valeur de raideur k du ressort permettant de respecter une pression maximale admissible sur le point de pleine charge et de respecter un critère de pression donné pour vaincre la précontrainte exercée par le ressort. k= S2(Imax ùl) [0048] On peut alors en déduire la valeur de précontrainte du ressort AXp et l'écrasement maxi 4Xmax que le (ou les) ressort(s) doit supporter : Vtot \2geo ù 2ref / P c s X 2geo X 2ref X (P. ù P) I 1 2geo 2ref V ot TgeO ù Zre f /1 10 X Vot \2geo ù 2ref ) S X 2geo X 2ref P 1+ (Pax_Pc ) [0049] La figure 4 présente le comportement qu'il est possible d'obtenir d'un ressort à raideur variable précontraint. En abscisse est porté l'écrasement du ressort (échelle de distance), et en ordonnée la force exercée dans la direction d'écrasement du ressort. On 15 compare un ressort à raideur fixe non précontraint, un ressort à raideur fixe précontraint, un ressort à raideur variable non précontraint et un ressort à raideur variable précontraint. Les trois ressorts sont choisis de sorte qu'ils présentent un écrasement maximum identique, au couple maximum du moteur (point CM sur le graphique, correspondant à une force FM exercée sur le piston.) La courbe D correspond au comportement d'un ressort à 20 raideur fixe non précontraint, la courbe E correspond au comportement d'un ressort à raideur fixe précontraint, la courbe F correspond au comportement d'un ressort à raideur variable non précontraint et la courbe G correspond au comportement d'un ressort à raideur variable précontraint. [0050] Dans le cas d'un ressort à raideur fixe (courbes D et E), on dispose de deux 25 paramètres pour jouer sur le comportement du ressort : • La raideur du ressort qui fixe la pente de la courbe d'évolution de la force en fonction de l'écrasement ; • Le taux de précontrainte (rapport entre la longueur du ressort au repos et sous précontrainte). [0051] Ces deux paramètres sont en outre fixés de sorte à assurer un écrasement fixé du ressort pour le point de pleine charge. En effet, le point de pleine charge nécessite un taux de compression donné pour respecter les différentes contraintes de pression et température admissibles maximales. [0052] Les deux paramètres sont donc liés et il existe une infinité de couples de paramètres possibles. [0053] Dans le cas d'un ressort à raideur variable, on peut utiliser les caractéristiques particulières de ce type de ressort pour adapter l'évolution de la position du piston mobile et se rapprocher ainsi au plus près au taux de compression optimum en fonction de la charge du moteur, avec par exemple un comportement de ressort selon la courbe F [0054] Ainsi, en utilisant un ressort avec une raideur variable et une précontrainte du ressort, afin d'obtenir un comportement du ressort conforme au profil de la courbe G, on peut obtenir une évolution variable de la force exercée sur le piston mobile tout en conservant un taux de compression minimum pour le point de pleine charge. [0055] Ce type d'approche permet de garder un taux de compression maximum pour les faibles charges et se rapprocher significativement du taux de compression optimum pour les moyennes et fortes charges, tel que montré sur la figure 5. [0056] La figure 5 présente sur un graphique l'évolution du taux de compression du moteur qui peut être obtenu par l'invention, selon la charge du moteur. En abscisse est portée la charge du moteur. La zone FC correspond aux faibles charges, la zone CP aux charges partielles, la zone GC aux fortes charges. Le point PC correspond à la pleine charge. En ordonnée est porté le taux de compression dans les cylindres du moteur. TG correspond au taux géométrique fixé pour le moteur selon l'invention, c'est-à-dire le taux de compression lorsque le ressort n'est pas écrasé. [0057] La courbe RO représente l'évolution du taux de compression optimal, permettant le meilleur rendement moteur, selon la charge du moteur. La courbe PM représente l'évolution du taux de compression maximal admissible, selon l'architecture du moteur, selon le niveau de charge du moteur. La pression maximale admissible dépend de plusieurs paramètres. Elle est fixée par la tenue mécanique, les déformées et les frottements des pièces constituant le moteur (paliers, attelage mobile, vis, etc.). Avec l'augmentation de la charge du moteur, il faut diminuer le taux de compression pour respecter la contrainte de pression maximale admissible. [0058] Pour les moteurs à allumage commandé, cette contrainte de pression correspond à la limite au-delà de laquelle se produit le phénomène de cliquetis. [0059] Pour le point de pleine charge, outre la contrainte pression maximale, vient s'ajouter la contrainte de température maximum à l'échappement. En effet, le taux de compression du moteur joue sur le rendement du moteur mais aussi sur la température des gaz d'échappement. En augmentant le taux de compression, on augmente également le taux de détente des gaz brûlés. Cette détente plus longue favorise la chute de température des produits de combustion. Afin de préserver les pièces mécaniques en aval de la chambre de combustion (soupes échappement, collecteur, turbo), il existe une limite de température des gaz d'échappement qu'il ne faut pas dépasser. Le taux de compression est donc borné selon les contraintes de pression et de température à l'échappement, il ne peut en particulier pas être inférieur à un certain niveau pour favoriser le refroidissement des gaz lors de leur détente. [0060] L'idéal serait de pouvoir concevoir un moteur dont le taux de compression pourrait suivre la courbe RO pour les charges faibles et les charges partielles modérées, puis la courbe PM pour les charges supérieures. [0061] La droite TR correspond au taux de référence, c'est-à-dire le taux maximum admissible à la pleine charge et qui est donc le taux de compression maximum que l'on peut adopter avec un moteur à cylindrée fixe. [0062] La courbe H représente l'évolution du taux de compression dans un moteur équipé de piston à longueur variable selon l'art antérieur. Dès les charges partielles, le taux de compression est certes plus élevé que le taux de référence TR, mais reste très en deçà du taux optimum selon la courbe RO pour les faibles charges puis selon la courbe PM pour les charges élevées. [0063] L'adoption d'un ressort précontraint, tel que figurée par la courbe I permet de conserver un taux de compression maximal pour les charges les plus élevées possibles, avant que la précontrainte ne soit vaincue par les efforts exercés sur piston. [0064] L'adoption d'un ressort avec une évolution variable de la raideur, tel que représenté par la courbe J, permet d'obtenir une force de précontrainte plus élevée qui permet de conserver un taux de compression maximum sur une plus large plage de charge. Ceci permet de se rapprocher du taux de compression optimum pour les point de moyenne charge. Par ailleurs, la raideur diminue pour retrouver un niveau convenable pour respecter les contraintes spécifiques au point de très forte charge (contrainte de pression maximale dans le cylindre) et pleine charge (contrainte de pression maximale et de température à l'échappement). [0065] La courbe J' illustre quant à elle le fait que l'adoption d'un dispositif de distribution variable à l'admission permet d'adapter le taux de compression au taux optimal dans les plages de fonctionnement à faible charge du moteur. En fermant les soupapes d'admission précocement ou tardivement, on limite la quantité d'air admise et de fait le taux de compression du moteur. Par contre, le taux de détente reste très élevé et cette longue détente est très favorable à une augmentation du rendement moteur. Ces stratégies sont connues sous le nom de � cycle de Miller � ou � cycle d'Atkinson �. Le contrôle du taux de compression par la distribution variable à l'admission permet ainsi d'approcher d'encore plus près le taux de compression optimum pour tout point de fonctionnement du moteur. [0066] Ainsi l'invention permet-elle de se rapprocher au mieux de l'évolution optimale du taux de compression en fonction de la charge moteur. Revendications: 1. Piston à longueur variable comportant une base (1) et une couronne (2) mobile en translation vis-à-vis de la base (1) et présentant un ressort (3) tendant à écarter la couronne (2) de la base (1) du piston, caractérisé en ce que le ressort (3) présente un comportement de déformation non linéaire lorsqu'on lui applique une force comprise entre une force nulle et une force entrainant une compression maximale du ressort (3). 2. Piston selon la revendication 1, caractérisé en ce que le ressort (3) est du type à raideur variable. 3. Piston selon la revendication 2, caractérisé en ce que le ressort (3) est du type diaphragme. 4. Piston selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'il présente en outre un dispositif de guidage (11) du mouvement de translation de la couronne par rapport à la base (1). 5. Piston selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce qu'une butée (12) empêche l'éloignement relatif de la couronne (2) vis-à-vis de la base (1) au-delà d'un écartement donné. 6. Piston selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que le ressort (3) exerce une précontrainte prédéterminée et non nulle entre la base (1) et la couronne (2) du piston. 7. Moteur comportant au moins un piston selon l'une des revendications 1 à 6. 8. Moteur selon la revendication 7, le ressort (3) étant un ressort du type à raideur fixe, caractérisé en ce qu'on détermine : • la raideur du ressort (k) par la relation : S2\Pax_ p/ dans laquelle k désigne la raideur du ressort, S la surface du piston visible dans le cylindre, Pmax la pression dans le cylindre à la charge maximale, Pc la pression dans le cylindre générant une force sur le piston égale et opposée à la force de précontrainte du 4 k= c TgeoTref Vtot (eo ùr refressort, Zgeo le taux de compression géométrique du moteur, sans écrasement du ressort, et Zref le taux de compression maximum admissible à la pleine charge, • la précontrainte (AXp) du ressort par la relation : = tot (rgeo ù Zref) X n n SXZgeo XZref Pmax ùP avec AXp l'écrasement du ressort du fait de la précontrainte et Vtot le volume total du cylindre. 9. Moteur selon la revendication 7 ou la revendication 8, caractérisé en ce que ses soupapes d'admissions sont commandées par un dispositif de distribution variable.