Brevet FR3152284A1 — publié le 20250228

L’invention concerne un dispositif mécanique d’injection d’air comprimé pour un moteur à air comprimé à pistons présentant une consommation et une puissance optimisées. Le dispositif comprend une soupape d’admission d’air comprimé (S) comprenant une première pièce (20) et une deuxième pièce (30) montées coulissantes l’une par rapport à l’autre dans la direction de déplacement du piston, le déplacement de la première pièce (20) étant commandé mécaniquement par le piston et en ce que le dispositif d’injection comprend également et un moyen de retenue temporaire (60) de la deuxième pièce (30) par rapport à la première pièce (20) de manière à imposer un déplacement désynchronisé entre la deuxième pièce (30) de la soupape et le piston (1). Figure pour l’abrégé : Fig. 2 Dispositif d’injection pour moteur à air comprimé, moteur à air comprimé muni d’un tel dispositif et chaîne motrice hybride comprenant un tel moteur. La présente invention concerne un moteur à air comprimé à faible consommation d’air, et un cycle d'injection d'air comprimé dans ce moteur, conçu selon le principe connu des moteurs à explosion dits à « deux temps » ou « quatre temps » des moteurs « diesel ». Elle concerne également un dispositif d’injection pour un tel moteur, une culasse intégrant ce dispositif d’injection et une chaîne motrice hybride comprenant un tel moteur. L’invention trouve une application particulièrement importante, bien que non exclusive, dans le domaine de la motorisation de véhicules terrestres (tels que des voitures ou des véhicules utilitaires) ou de véhicules marins (tels que des bateaux), mais également pour la motorisation utilisée dans l’industrie ou pour les activités artisanales comme, par exemple, les groupes électrogènes. Une application particulièrement intéressante du moteur selon la présente invention, donnée uniquement à titre d’exemple non limitatif, se trouve dans l’intégration de ce moteur dans une chaîne motrice comprenant un générateur électrique en prise avec l’arbre du moteur, le générateur étant connecté à un moteur électrique. En effet, il existe de nombreuses solutions de chaînes motrices fondées sur des moteurs thermiques, sur des moteurs électriques ou sur une combinaison des deux (appelée chaîne motrice hybride). Les véhicules dits « thermiques » nécessitent l’utilisation de carburant fossile et polluant, ce qui a conduit les autorités de nombreux pays à favoriser d’autres types de chaînes motrices moins polluantes. Leur principal avantage vient de leur autonomie et de la rapidité de recharge du réservoir en carburant. Les véhicules dits « électriques » présentent une chaîne motrice composée d’une batterie de puissance propre à alimenter le ou les moteurs électriques capables d’entraîner une transmission reliée à un organe de déplacement (les roues d’une voiture ou l’hélice d’un bateau par exemple). Une batterie de puissance se distingue de la batterie de démarrage du véhicule par sa puissance, sa capacité et son aptitude à entraîner les roues ou l’hélice d’un véhicule. Les batteries de puissance utilisées dans les véhicules électriques sont actuellement des batteries lithium-ion, car seul ce type de batterie permet une puissance et une autonomie adaptée à cette utilisation. L’inconvénient majeur de la chaîne motrice électrique réside justement dans la batterie. En effet, sa fabrication et sa fin de vie sont écologiquement problématiques : les réserves de lithium sont théoriquement insuffisantes pour équiper tous les véhicules du monde, et le procédé de recyclage est à ce jour inconnu. En outre, les batteries lithium-ion ont une tendance certaine à chauffer pendant leur charge, voir pendant leur utilisation, et de très nombreux incidents ont été recensés au cours desquels les batteries ont pris feu du fait de cette surchauffe. Il a également été proposé des chaînes motrices hybrides dans lesquelles un moteur thermique vient soit assister le moteur électrique, soit recharger la batterie de puissance, soit les deux. Ces véhicules hybrides présentent, cependant, tous les défauts des deux technologies : pollution, risque de feu, recyclage complexe, voire impossible, etc. Il existe donc un besoin de proposer un moteur et une chaîne motrice réduisant la pollution générée et les risques d’exploitation. Un moteur à pistons à air comprimé classique de type deux-temps est déjà connu, et illustré en FIG. 1 . Le moteur comprend un bloc-cylindres A comprenant au moins un piston 1 relié à un arbre moteur 2 par l’intermédiaire d’une bielle 3 fixée de manière rotative à un contrepoids 4. Le piston 1 est monté mobile en translation (flèche F1) dans une chambre 5 de compression/extension dont l’extrémité supérieure est fermée par une culasse B. En partie basse, la chambre 5 comprend une ouverture 6 d’admission d’air extérieur (flèche F2), ainsi qu’un canal 7 de conduite de l’air extérieur (flèches F3 et F4) débouchant dans la chambre 5 au-dessus du piston 1 lorsque celui-ci est au point mort bas. En partie haute, fermant hermétiquement la chambre 5, la culasse B comprend au moins une soupape d’admission 8 d’air comprimé depuis (flèche F5) une réserve d’air comprimé à haute pression 9 en passant par un détendeur 10 (visant à diminuer la pression de l’air de 300 bars venant de la réserve à une pression de 30 à 50 bars en sortie vers la chambre d’admission d’air comprimé 11 située en amont de la soupape d’admission 8). La soupape 8 d’admission d’air comprimé comprend une tige de soupape 8a, mobile en translation (flèche F6) par rapport à la culasse B, et munie d’une tête de soupape 8b portant une surface de contact 8c avec un siège de soupape 8d situé dans la culasse B. La tête de soupape 8b dépasse dans la chambre 5 d’une longueur déterminée, pour que le piston 1 pousse la tige de soupape vers le haut en remontant. Or, pour que le volume d’air comprimé injecté soit suffisant pour générer le travail moteur requis, il faut que cette ouverture dure suffisamment longtemps. Par conséquent, la tête de soupape doit dépasser dans la chambre d’une longueur importante qui, en conséquence, commande l’ouverture de la soupape bien avant le point mort haut du piston. Par ailleurs, dans ce type de moteur, un volume d'air extérieur, prélevé à la pression atmosphérique lorsque le piston est en position basse (point mort bas ou PMB), est comprimé par le piston dans la chambre du piston lorsque ce dernier remonte. L’air ainsi compressé réchauffe les parois de la chambre. Il est ensuite possible d’injecter, depuis la réserve d’air comprimé, de l’air comprimé dans cette chambre réchauffée via la soupape d’admission. L’air comprimé se détend alors du fait de la différence de pression et en raison de la haute température de la chambre, ce qui repousse en force le piston vers le bas en générant un travail mécanique et permet d’expulser l’air détendu, puis le cycle reprend : aspiration d’air extérieur, compression de l’air dans la chambre par le piston remontant et réchauffement de la chambre, injection d’air comprimé dans la chambre, génération d’un travail mécanique, expulsion de l’air vers l’extérieur. En réchauffant la chambre 5, ce dispositif améliore donc l’efficacité de l’air comprimé en favorisant une détente plus importante et plus rapide, mais il présente encore de nombreux défauts, notamment au moment où le piston remonte. En effet, un premier problème réside dans le fait que selon le taux de compression adiabatique de l'air, la température du cylindre, lorsque le piston est en position haute, peut dépasser les 600 degrés Celsius et la pression plusieurs dizaines de bars. L’air extérieur ainsi compressé s’oppose donc à la remontée du piston dans les derniers millimètres, de sorte que le moteur perd de la puissance. En outre, il faut toujours injecter de l'air comprimé à une pression supérieure à celle de l'air compressé dans la chambre du piston, pour permettre une détente et un travail moteur. Le taux de compression de l'air compressé par le piston, provenant de l'extérieur, définit donc la pression minimale à injecter dans le cylindre, ce qui ne permet donc pas de contrôler, et donc d'optimiser finement, la consommation d'air. Ainsi, une partie significative de la remontée du piston est contrariée par la poussée de la soupape et par la pression de l’air ambiant comprimé par le piston. Ceci est d’autant plus vrai qu’un moteur à air comprimé diffère notamment d’un moteur thermique à explosion par un volume d’air injecté beaucoup plus important que le volume de carburant injecté, pour générer un travail moteur comparable. Il est donc nécessaire de jouer sur la section de passage de l’air, mais également sur la durée d’ouverture de la soupape d’admission afin d’assurer l’injection d’un volume d’air comprimé suffisant compatible avec l’utilisation souhaitée. À titre de comparaison, à temps d’ouverture comparable, le diamètre des injecteurs diesel est de 0,1 millimètre, là où l’ouverture du passage pour l’air comprimé est d’environ 7 millimètres, soit soixante-dix fois plus. Pour cette raison, dans l’art antérieur, il est nécessaire de débuter l’injection d’air avant que le piston n’ait atteint son point mort haut. On comprend donc que cet air comprimé ajouté à l’air extérieur déjà compressé par le piston s’oppose très fortement à la fin de la montée du piston, ce qui entraîne une perte de puissance du moteur. Un deuxième problème est que la tête de la soupape est percutée par le piston à un moment où il est à une vitesse très importante puisque cela se passe bien avant le point mort haut du piston, ce qui entraîne une fatigue rapide des pièces et donc une fiabilité peu satisfaisante du moteur. Le document FR3115313 tente de résoudre ce deuxième problème. Il décrit notamment une soupape d'injection d'air comprimé modifiée, dans laquelle la soupape est solidaire du piston (pas de percussion des pièces) et est munie d’une rainure de longueur déterminée pour laisser passer l’air séquentiellement. Cependant, cette rainure doit être de longueur importante pour permettre l’injection du volume d’air comprimé suffisant pour générer le travail moteur requis. Par conséquent, l’air commence à entrer dans la chambre bien avant que le piston n’ait atteint le point mort haut. Il ne résout pas, voire amplifie, le premier problème. C’est pourquoi il a déjà été proposé d’ajouter une soupape d’éjection permettant la sortie de l’air compressé par le piston juste avant l’injection d’air comprimé depuis la réserve dans la chambre, afin de diminuer la pression dans la chambre. Il a également été proposé de faire circuler cet air éjecté dans un volume entourant la chambre pour réchauffer encore la chambre, mais cet agencement rend la conception du moteur très complexe, sans apporter une amélioration notable. En outre, l’ouverture des soupapes d’admission et d’éjection est commandée par deux arbres à cames, comme dans les moteurs thermiques, ce qui rend la conception complexe et augmente le poids de l’ensemble. L’objectif de la présente invention est donc de proposer une solution mécanique permettant d’améliorer la fiabilité du moteur. Un autre objectif de la présente invention est de proposer un moteur à air comprimé présentant une consommation plus faible à puissance motrice générée égale, de manière à augmenter l’autonomie et l’efficacité de l’appareil équipé dudit moteur : véhicule ou groupe électrogène. En d’autres termes, l’un des objectifs de l’invention consiste à augmenter le rendement du moteur, c’est-à-dire à augmenter la puissance motrice à quantité d’air injecté identique, ou à diminuer la quantité d’air injectée à puissance motrice identique. Or, l’inventeur a eu l’idée qu’une injection qui aurait lieu plus proche du point mort haut, permettrait de réduire le travail négatif consommé par la montée du piston. L’idée qui sous-tend l’invention est de proposer une injection retardée de l’air, tout en assurant un volume d’air injecté suffisant pour obtenir une puissance motrice compatible avec l’utilisation souhaitée. Le rendement du moteur sera ainsi amélioré. La présente invention apporte une solution de type mécanique, au sens où elle ne nécessite aucun capteur ni aucune commande électronique de l’ouverture de la soupape d’admission d’air. Cette solution présente les avantages d’une consommation électrique inexistante, d’une absence de capteur et donc d’une grande fiabilité. Un moteur concerné par l’invention est similaire à celui illustré en FIG. 1 , mais s’en distingue par la conception particulière du dispositif d’injection d’air comprimé. Ainsi, l’invention propose un dispositif mécanique d’injection d’air comprimé pour un moteur à air comprimé comprenant au moins un piston, ledit dispositif comprenant au moins une soupape d’admission d’air comprimé associée à chaque piston, cette soupape comprenant une première pièce et une deuxième pièce montées coulissantes l’une par rapport à l’autre dans la direction de déplacement du piston, le déplacement de la première pièce étant commandé mécaniquement par le piston, et le dispositif d’injection comprenant, en outre, un moyen de retenue temporaire de la deuxième pièce par rapport à la première pièce de manière à imposer un déplacement retardé, c’est-à-dire désynchronisé, entre la deuxième pièce de la soupape et le piston. Plus précisément, la première pièce de la soupape du dispositif d’injection d’air comprimé selon l’invention a son déplacement uniquement commandé par le piston, tandis que la deuxième pièce, qui entoure la première pièce de manière à ce que la première pièce puisse coulisser à l’intérieur de la deuxième pièce, a son déplacement commandé par le piston et par le moyen de retenue temporaire. Dans des modes particuliers et/ou avantageux, ce dispositif peut comporter l’une et/ou l’autre des caractéristiques suivantes : La première pièce comprend une tige solidaire du piston, et la deuxième pièce est constituée par un manchon dans lequel coulisse la tige de la première pièce, la tige de la première pièce et le manchon de la deuxième pièce étant destinés à être montés coulissants dans une chambre de la culasse du moteur, et la longueur du manchon étant inférieure à la longueur de la tige. Le moyen de retenue temporaire est constitué par au moins un aimant permanent placé à proximité du fond de la chambre. La deuxième pièce est réalisée au moins partiellement en un matériau magnétique. La tige comprend, à son extrémité opposée au piston, une rondelle de butée. L'’invention concerne également une culasse de moteur à air comprimé comprenant au moins un dispositif d’injection selon l’invention, la culasse étant avantageusement conformée pour s’adapter à un moteur à air comprimé existant. Cette culasse présente un orifice de soupape, appelé par la suite « siège de soupape », dont la section est complémentaire de la section de la deuxième pièce pour assurer l’étanchéité à l’air comprimé lorsque la deuxième pièce est engagée dans l’orifice. Un joint est avantageusement prévu entre l’orifice et la deuxième pièce pour renforcer l’étanchéité. L’invention concerne aussi un moteur à air comprimé intégrant une culasse selon l’invention. L’invention concerne également une chaîne motrice hybride destinée à équiper un véhicule comprenant un réservoir d’air comprimé sous haute pression relié à un moteur à pistons à air comprimé selon l’invention en prise avec un générateur électrique pour générer de l’électricité lorsqu’il est entraîné par le moteur à pistons à air comprimé, le générateur électrique étant relié à au moins un moteur électrique relié à une transmission en prise avec un organe de déplacement du véhicule. De façon préférée, le générateur et ledit au moins un moteur électrique sont reliés par l’intermédiaire d’une réserve électrique relais de capacité comprise entre 0,2 et 2,2 Watt-heure par kilo de véhicule à équiper (Wh/kg de véhicule). De préférence, la chaîne motrice comprend, en outre, une commande d’accélérateur déplaçable entre une position d’arrêt et une position d’accélération maximale et reliée à un circuit électronique de commande comprenant un contrôleur programmé pour alimenter le moteur électrique à partir de la réserve électrique relais en fonction d’un signal capté par au moins un capteur équipant le véhicule. L’invention concerne enfin un groupe électrogène comprenant ou destiné à être associé à un réservoir d’air comprimé sous haute pression. Le groupe électrogène comprend un moteur à pistons à air comprimé selon l’invention en prise avec un générateur électrique pour générer de l’électricité lorsqu’il est entraîné par le moteur à pistons à air comprimé. L’invention sera mieux comprise et d’autres buts, avantages et caractéristiques de celle-ci apparaîtront plus clairement à la lecture de la description qui suit et qui est faite au regard des dessins annexés, sur lesquels : FIG. 1 est une vue en coupe d’un moteur à air comprimé classique de type deux-temps qui a été déjà décrit précédemment ; FIG. 2 est une vue en coupe d’un mode de réalisation d’un dispositif d’injection selon l’invention, le dispositif étant en position fermé ; FIG. 3 représente six vues en coupe du dispositif d’injection illustré à la FIG. 2 , représentant différentes étapes 3a à 3f du cycle de fonctionnement du moteur et du dispositif d’injection ; FIG. 4 est un diagramme de Clapeyron d’un moteur à air comprimé classique, illustré en FIG. 1 ; et FIG. 5 est un diagramme de Clapeyron d’un moteur à air comprimé selon l’invention, illustré en FIG. 2 . Les éléments communs aux différentes figures sont désignés par les mêmes références. La FIG. 2 représente un moteur à air comprimé avec la soupape S en position fermée, tandis que le piston 1 est entre le point mort haut et le point mort bas. La référence A désigne le bloc-cylindres du moteur, la référence B sa culasse, et la référence 5 la chambre de compression/extension dans laquelle le piston 1 est monté en translation. La première pièce 20 de la soupape est solidaire du piston 1. Elle peut être rapportée et soudée ou collée au piston, ou elle peut faire partie intégrante du piston. Cette première pièce 20 comprend une tige 21 de diamètre inférieur au diamètre de l’ouverture du siège de soupape 50 situé dans la culasse B. Une première extrémité de la tige est solidaire du piston 1 et une seconde extrémité de la tige est munie d’une rondelle de butée terminale 22 de diamètre juste inférieur à une chambre 40 dans laquelle coulisse la soupape S. Cette chambre 40 est ménagée dans la culasse et présente un fond 41. Comme décrit par la suite, la rondelle 22 présente plusieurs fonctions. Elle sert de moyen de guidage de la tige 21 dans la chambre 40 de la culasse B, le diamètre de la tige 21 étant inférieur à celui de la chambre 40. Elle sert également de butée à la deuxième pièce 30 et permet de l’entraîner vers le piston au cours d’une phase de fonctionnement. La tige 21 présente une longueur L1 déterminée, prise entre son extrémité solidaire du piston et la rondelle de butée terminale 22. La deuxième pièce 30 de la soupape est constituée par un manchon entourant la tige 21 de la première pièce, et de longueur L2 inférieure à la longueur L1, ce manchon étant de forme cylindrique. Le manchon 30 est donc monté coulissant autour de la tige 21, entre deux butées : le piston 1 d’une part, et la rondelle 22 d’autre part. Dans la position illustrée à la FIG. 2 , le manchon 30 est en appui contre la face supérieure 1a du piston par gravité. Comme il sera expliqué par la suite, la différence entre les longueurs L1 et L2 détermine la section et le temps d’ouverture du passage d’air comprimé. Enfin, le moyen de retenue temporaire de la deuxième pièce 30 par rapport à la première pièce 20 est constitué par au moins un, de préférence au moins deux, aimants permanents 60, situés dans la culasse B, à proximité du fond 41 de la chambre 40. La deuxième pièce est choisie en matériau magnétique ou comprend une partie magnétique. Le manchon 30 présente un diamètre extérieur sensiblement égal (c’est-à-dire immédiatement inférieur) au diamètre de l’ouverture du siège de soupape 50 situé dans la culasse B, de sorte que, comme le montre la FIG. 2 , lorsque le manchon 30 passe par l’ouverture du siège 50 de soupape, l’air comprimé ne puisse pas être injecté dans la chambre 5 du piston. Le siège de soupape 50 présente une section de forme cylindrique, complémentaire de celle du manchon. La cinétique est expliquée dans les figures 3a à 3f de la FIG. 3 , et les mouvements relatifs des différentes pièces apparaîtront ainsi plus clairement. La figure 3a illustre, comme la FIG. 2 , la soupape S en position fermée au début du cycle de fonctionnement. Dans cette première étape, à la fois la tige 21 de la première pièce 20 et la deuxième pièce 30 de la soupape S sont présentes dans l’ouverture du siège 50 de la soupape. Celle-ci est fermée hermétiquement et empêche l’arrivée d’air comprimé dans la chambre 5. Le piston 1 monte dans la chambre 5 (selon la flèche F7) tandis que l’air ambiant contenu dans la chambre est comprimé et monte en température. La figure 3b illustre l’étape suivante dans laquelle le piston 1 arrive au point mort haut (PMH). La vitesse du piston est alors nulle et le manchon 30, libre de coulisser, est alors propulsé vers la rondelle 22 (flèche F8 ; figure 3c), selon la même direction de déplacement que le piston. Ce mouvement est provoqué par l’énergie cinétique du manchon 30 et par l’attraction magnétique des aimants permanents 60. Le manchon 30 coulisse sur la tige 21. Ce mouvement se poursuit jusqu’à ce que le manchon 30 vienne en contact avec la rondelle 22, comme l’illustre la figure 3c. Le mouvement vers le haut du manchon 30 entraîne l’ouverture du siège de soupape, ce qui permet l’arrivée d’air comprimé dans la chambre 5 au travers de l’orifice du siège de soupape 50. De ce fait, l’air comprimé se détend, ce qui repousse le piston 1 vers le bas. La figure 3d illustre le début du mouvement de translation du piston 1 vers le bas (flèche F9). La présence des aimants 60 permet de retenir le manchon 30 qui ne retombe pas immédiatement par gravité même lorsque le piston commence à redescendre et qu’il est entraîné par la rondelle 22. De ce fait, le siège de soupape 50 reste ouvert et l’air comprimé peut continuer à passer dans la chambre 5 alors même que le piston a commencé à redescendre (flèche F9. La figure 3e montre que la rondelle 22 continue de pousser le manchon 30 vers le bas et que celui-ci commence à fermer le siège de soupape 50 La figure 3f montre que, lorsque les aimants n’exercent plus de force d’attraction suffisante sur le manchon 30 pour le retenir, celui-ci coulisse sur la tige 21 vers le bas (flèche F10), du fait du mouvement du piston imprimé au manchon 30 par la rondelle 22, et de la gravité. Le manchon 30 vient alors en appui sur la face supérieure 1a du piston 1 en fermant le siège de soupape 50 et empêche l’arrivée d’air comprimé dans la chambre 5. La description qui précède montre que par son coulissement dans la deuxième pièce 30, la tige 21 assure le guidage vertical de la soupape et elle est, d’un point de vue fonctionnel, similaire à une tige de soupape classique. Par ailleurs, le manchon 30 joue le rôle d’un obturateur en coopérant avec le siège de soupape 50 dans la position fermée de la soupape et il est donc, d’un point de vue fonctionnel, similaire à une tête de soupape. On comprend que les aimants permanents 60 retiennent la deuxième pièce 30 lorsque le piston commence à redescendre (F9) et que la rondelle de butée terminale 22 l’entraîne vers le bas. Cela permet de maintenir ouvert le passage de l'air vers la chambre du piston et de n’obtenir la fermeture du passage que de manière retardée, c’est-à-dire désynchronisée, par rapport au piston, et donc par rapport à une solution où il n’y aurait pas d’aimants. En d’autres termes, ce dispositif permet d’obtenir un passage d’air qui s’ouvre et se ferme automatiquement et selon une cinétique différente de la cinétique du piston grâce à l’effet retard provoqué par les aimants, le déplacement de la deuxième pièce étant désynchronisé par rapport à celui du piston. Le coulissement de la deuxième pièce 30 le long de la première pièce 20 et son maintien en position haute par les aimants 60 agit comme si le passage entre la culasse et la première pièce avait une section variable et de manière asynchrone avec le piston, entre une section nulle où la deuxième pièce 30 ferme le passage, et une section maximale tant que la deuxième pièce 30 est maintenue contre la rondelle de butée terminale 22 par les aimants 60. Cela diffère donc fondamentalement de la solution du brevet FR3115313 où le rythme d’ouverture du passage est synchrone avec le mouvement du piston, puisque la rainure de passage a une longueur constante et qu’elle est portée par la tige. En choisissant les longueurs respectives L1 et L2 des première et deuxième pièces, on assure l’injection d’un volume optimal d’air, à une position optimale du piston. Une fois les dimensions L1-L2 choisies, le volume injecté reste constant. D’une manière générale, les différents modes de réalisation de l’invention permettent de générer 15 à 25% de travail mécanique en plus en n’injectant l’air que lorsque le piston est au plus proche de son point mort haut. Ainsi, les figures 4 et 5 illustrent les diagrammes de Clapeyron d’un dispositif classique de la FIG. 1 et d’un dispositif selon l’invention. Plus précisément, la FIG. 4 illustre le diagramme de Clapeyron d’un moteur à piston classique, illustré en FIG. 1 . Dans cette figure comme dans la FIG. 5 , la variable du Volume, classiquement utilisée dans un diagramme de Clapeyron, est remplacée par la Hauteur de la chambre entre la culasse et le piston, puisque la section de la chambre du piston est constante. Ce diagramme se lit ainsi : Au point 1, le piston est en position basse (PMB), la hauteur de la chambre est donc maximale. L’air extérieur est admis dans la chambre à la pression atmosphérique. Lorsque le piston remonte, la hauteur de la chambre diminue et la pression de l’air compris dans la chambre augmente pour arriver au point 2. À cette hauteur, le piston rencontre la tête de soupape, la soulève et ouvre la soupape. L’injection d’air comprimé augmente immédiatement la pression pour arriver au point 3. Le piston continue de monter jusqu’au point mort haut, contre la pression de l’air, de sorte que le système consomme du travail depuis le point 3 vers le point 3*. Puis le piston commence à redescendre, jusqu’à ce que la soupape se ferme (passage du point 3* au point 3) générant un travail qui compense celui consommé par le piston pour atteindre son point mort haut (passage du point 3 au point 3*). Cette compensation de travail consommé/travail créé est symbolisée sur la figure par une droite horizontale entre le point 3 et le point 3* qui illustre un travail nul. À partir du point 3, l’air comprimé continue de se détendre en repoussant le piston et en générant du travail (surface située sous la courbe correspondant à l’intégrale de la courbe P=f(H)). La hauteur de la chambre augmente donc à nouveau et la pression à l’intérieur de la chambre baisse jusqu’à ce que l’air s’échappe, au point 4, par la sortie d’échappement 12 de la chambre (voir FIG. 1 ). La pression diminue donc immédiatement à la pression atmosphérique (point 5). Le piston baisse encore jusqu’à son point mort bas (point 1 du diagramme), permettant l’admission d’air extérieur pour un nouveau cycle vers le point 2. La FIG. 5 illustre le diagramme de Clapeyron d’un moteur à injection mécanique désynchronisée selon l’invention, illustré en FIG. 2 . Ce diagramme se lit ainsi : Au point 1a, le piston est en position basse (PMB), la hauteur de la chambre est donc maximale. L’air extérieur est admis dans la chambre à la pression atmosphérique. Lorsque le piston remonte, la hauteur de la chambre diminue et la pression de l’air compris dans la chambre augmente. Lors de sa remontée, la première pièce 20 solidaire du piston remonte. En outre, la deuxième pièce 30, en appui contre le piston est poussée par ce dernier vers le haut, ce qui n’ouvre pas la soupape. Le piston poursuit donc sa remontée jusqu’à ce que la deuxième pièce 30 soit attirée par les aimants permanents vers le haut, en ouvrant ainsi le passage pour l’air au point 2a du diagramme. À cette hauteur, le piston est au plus proche de son point mort haut et la soupape est ouverte. La hauteur du point 2a est donc supérieure à la hauteur du point 2 du diagramme du dispositif classique de la FIG. 4 . L’injection d’air comprimé augmente immédiatement la pression pour arriver au point 3a*. Puis le piston commence à redescendre jusqu’à ce que la deuxième pièce échappe à l’attraction des aimants permanents et redescende en fermant la soupape (point 3a). Alors que la hauteur du piston dans la chambre diminue, le passage du point 3a* au point 3a se fait à pression d’air comprimé constante et égale à la pression d’air comprimé puisque le passage d’air comprimé reste ouvert grâce au maintien de la deuxième pièce par les aimants, ce qui génère un travail mécanique en repoussant le piston. Lorsque la soupape se ferme (point 3a), l’air comprimé se détend en continuant de repousser le piston et de générer du travail. La hauteur de la chambre augmente donc à nouveau et la pression à l’intérieur de la chambre baisse jusqu’à ce que l’air s’échappe, au point 4a, par la sortie d’échappement de la chambre (identique à la sortie 12 de la FIG. 1 ). La pression diminue donc immédiatement à la pression atmosphérique (point 5a). Le piston baisse encore jusqu’à son point mort bas (point 1 du diagramme), permettant l’admission d’air extérieur pour un nouveau cycle vers le point 2. Sur la FIG. 5 , la surface en blanc W1 représente le travail commun du dispositif classique et du dispositif d’injection désynchronisée selon l’invention. La surface hachurée W3 représente le travail supplémentaire généré par le dispositif selon l’invention de la FIG. 2 . Dans le cas d’un système d’injection selon l’invention, on constate que le travail total, W2=W1+W3, généré par un dispositif selon l’invention est supérieur de 15 à 25% par rapport au travail W1 généré par un dispositif classique. En décalant le début de l’admission vers le PMH (donc on aligne les points 2a et 3a*), on augmente le travail / puissance récupérable en sortie de moteur, car le moteur travaillera en producteur à pression constante du PMH jusqu’à la fermeture de la valve d’admission (point 3a* vers le point 3a) avant de détendre l’air depuis la fermeture de la valve d’admission (point 3a) jusqu’au dépassement de la lumière d’échappement (point 4a). Tout le procédé et le dispositif peuvent être employés pour l'échappement dans le cadre d'un cylindre classique. L’invention concerne également une culasse intégrant au moins un dispositif d’injection tel que décrit ainsi qu’un moteur à air comprimé intégrant une telle culasse au moins un dispositif d’injection tel que décrit. Une application particulièrement intéressante du moteur selon l’invention est de l’intégrer dans une chaîne motrice hybride destinée à équiper un véhicule comprenant un réservoir d’air comprimé sous haute pression relié à un moteur à pistons à air comprimé selon l’invention en prise avec un générateur électrique pour générer de l’électricité lorsqu’il est entraîné par le moteur à pistons à air. Le véhicule comprend également au moins un moteur électrique relié à une transmission en prise avec un organe de déplacement du véhicule. Le générateur et ledit au moins un moteur électrique sont reliés par l’intermédiaire d’une réserve électrique relais de capacité comprise entre 0,2 et 2,2 Watt-heure par kilo de véhicule à équiper (Wh/kg de véhicule), c’est-à-dire très inférieure à une batterie de puissance classiquement utilisée dans les véhicules électriques. La chaîne motrice comprend, en outre, une commande d’accélérateur déplaçable entre une position d’arrêt et une position d’accélération maximale et reliée à un circuit électronique de commande comprenant un contrôleur programmé pour alimenter le moteur électrique à partir de la réserve électrique relais en fonction d’un signal capté par au moins un capteur équipant le véhicule. Utiliser un moteur à pistons à air comprimé plus efficace, c’est-à-dire plus sobre en consommation d’air à puissance équivalente qu’un moteur à air comprimé classique, présente donc un avantage essentiel pour développer ce type de chaîne motrice hybride. Il est donc également possible de piloter l’échappement de la même manière, avec le même type de soupape selon l’invention, mais positionnée en sortie d’échappement d’air, par exemple dans un cycle à 4 temps. Les dispositifs d’injection (et d’échappement lorsqu’ils sont utilisés à la sortie d’échappement pour piloter l’échappement) selon l’invention ont été décrits avec un moteur deux-temps. Il est bien entendu possible de les adapter sur un moteur quatre-temps. Dispositif mécanique d’injection d’air comprimé pour un moteur à air comprimé comprenant au moins un piston (1), ledit dispositif comprenant au moins une soupape d’admission d’air comprimé (S) destinée à être associée à chaque piston, cette soupape comprenant une première pièce (20) et une deuxième pièce (30) montées coulissantes l’une par rapport à l’autre dans la direction de déplacement du piston, le déplacement de la première pièce (20) étant commandé mécaniquement par le piston et en ce que le dispositif d’injection comprend également un moyen de retenue temporaire (60) de la deuxième pièce (30) par rapport à la première pièce (20) de manière à imposer un déplacement désynchronisé entre la deuxième pièce (30) de la soupape et le piston (1). Dispositif selon la revendication 1 dans lequel le déplacement de la première pièce (20) de la soupape est commandé par le piston (1), tandis que la deuxième pièce (30) entoure la première pièce (20) de manière à ce que la première pièce (20) puisse coulisser à l’intérieur de la deuxième pièce (30). Dispositif selon la revendication 1 ou 2 dans lequel la première pièce (20) comprend une tige (21) solidaire du piston (1), et la deuxième pièce (30) est constituée par un manchon dans lequel coulisse la tige (21) de la première pièce, la tige (21) et le manchon (30) étant destinés à être montés coulissants dans une chambre (40) d’une culasse (B) du moteur, et la longueur (L2) du manchon (30) étant inférieure à celle (L1) de la tige (21). Dispositif selon la revendication 3 dans lequel le moyen de retenue temporaire est constitué par au moins un aimant permanent (60) placé à proximité du fond (41) de la chambre (40). Dispositif selon la revendication 4 dans lequel la deuxième pièce (30) est réalisée au moins partiellement en un matériau magnétique. Dispositif selon l’une des revendications 3 à 5 dans lequel la tige (21) comprend, à son extrémité opposée au piston, une rondelle de butée (22). Culasse de moteur à air comprimé équipée d’un dispositif selon l’une des revendications 1 à 6. Moteur à air comprimé comprenant une culasse selon la revendication 7. Chaîne motrice hybride destinée à équiper un véhicule comprenant un réservoir d’air comprimé sous haute pression relié à un moteur à pistons à air comprimé selon la revendication 8, en prise avec un générateur électrique pour générer de l’électricité lorsqu’il est entraîné par le moteur à pistons à air comprimé, le générateur électrique étant relié à au moins un moteur électrique relié à une transmission en prise avec un organe de déplacement du véhicule. Chaîne motrice selon la revendication 9, dans lequel le générateur et ledit au moins un moteur électrique sont reliés par l’intermédiaire d’une réserve électrique relais de capacité comprise entre 0,2 et 2,2 Watt-heure par kilo de véhicule à équiper (Wh/kg de véhicule). Chaîne motrice selon la revendication 9 ou 10, comprenant, en outre, une commande d’accélérateur déplaçable entre une position d’arrêt et une position d’accélération maximale et reliée à un circuit électronique de commande comprenant un contrôleur programmé pour alimenter le moteur électrique à partir de la réserve électrique relais en fonction d’un signal capté par au moins un capteur équipant le véhicule. Groupe électrogène comprenant un réservoir d’air comprimé sous haute pression relié à un moteur à pistons à air comprimé selon la revendication 8, en prise avec un générateur électrique pour générer de l’électricité lorsqu’il est entraîné par le moteur à pistons à air comprimé.