FR 2728623 A1 19960628 FR 9415457 A 19941222 MOTEUR VOLUMÉTRIQUE A INJECTION DIRECTE L'invention conceme un moteur à combustion inteme à un ou plusieurs pistons permettant d'améliorer considérablement le rendement par rapport aux moteurs classiques en utilisant une compression pseudoisotherme et deux cydes chauds thermiquement imbriqués. Le moteur à explosion et le moteur diesel actuellement utilisés, fonctionnent en utilisant une seule chambre de travail pour réaliser le cycle des gaz. II en résulte quatre inconvénients majeurs conduisant à un écart important entre leur rendement théorique déjà inférieur au rendement de Camot et leur rendement réel:: - pencant l'admission et la compression, les parois limitant le volume de travail apportent de la chaleur au gaz, augmentant ainsi l'énergie mécanique nécessaire à la compression, - pendant la combustion et la détente l'indispensable refroidissement des parois de la chambre de travail pour des questions de tenue mécanique conduit à rejeter de la chaleur à l'extérieur en pure perte pour sa conversion en énergie mécanique, - le taux de détente est le méme que celui de compression et ceci conduit à une perte de conversion d'énergie de pression en énergie mécanique, - lors de la phase d'échappement des gaz de combustion, cetscei sont encore chauds et occasionnent un rejet à l'extérieur de chaleur non convertie en énergie mécanique. La présente invention a pour objet de pallier les quatre inconvénients précédents et de proposer un moteur à rendement amélioré. Les principes de conception visent à obtenir cet objet en concevant un système simple, mais ne faisant aucune concession à cet objet. II est également tenu compte du souci d'adapter au maximum ce moteur aux besoins séécies de l'automobile sans augmenter ni trop compliquer les sous-ensembles de base nécessaires à la poursuite des quatre objectifs de base. Les besoins spécifiques à l'automobile pris en compte dans la conception sont. - ne pas faire tourner le moteur à l'arrêt, donc exiger de lui qu'il soit aub démarrant dans les deux sens en foumissant dès les premiers tours un couple régulier et important, rendant possible la suppression de la boite de vitesse et de l'embrayage, - récupérer l'énergie de freinage de façon à faire des économies supplémentaires de carburant et ménager les freins, - capable d'une surpuissance temporaire d'au moins de l'ordre du double de la puissance maximale normale afin d'améliorer la sécurité lors de situations critiques, sans avoir recours à un surdimensionnement du moteur. Selon la présente invention le moteur thermique volumétrique à injection directe comprenant au moins un piston animé d'un mouvement alternttf longitudinal, est caractérisé en ce qu'il comprend trois chambres de travail: - une chambre de compression d'air refroidi; - une chambre de combustion du carburant de détente et de rejet des gaz brûlés; - une chambre de détente de l'air chauffé par récupération de la chaleur des gaz brûlés provenant de la chambre de combustion. Selon une autre caractéristique de l'invention, le piston est du type à taille de guêpe et est monté pivotant sur la tête de bielle, une chemise assurant la distribution des gaz par la mise en correspondance de conduits et de lumières. D'autres caractéristiques et avantages de l'invention apparaîtront au cours de la description qui va suivre de modes particuliers de réalisation, donnés uniquement à titre d'exemples non limitatifs, en regard des dessins qui représentent: - La Figure 1, une coupe longitudinale du moteur de base complet; - La Figure 2A, une coupe longitudinale de la partie inférieure du piston (chambre de compression); - La Figure 2B, des coupes transversales de la partie inférieure du piston montrant les lumières d'admission de la chambre de compression et les lumières de transfert du réservoir d'air comprimé vers le volume interne du piston;; - La Figure , un développé montrant la languette de la bague de réglage d'admission - La Figure 3A, une coupe longitudinale de la partie supérieure du piston (chambre de combustion, de récupération et volume interne du piston); - La Figure 3B, une coupe transversale de la partie supérieure du piston montrant les lumières de transfert du volume intérieur du piston vers la chambre de refroidissement de la culasse et du cylindre, et les lumières d'admission et d'échappement de la chambre de combustion; - La Figure 3C, une coupe transversale de la partie supérieure du piston montrant les lumières d'admission et d'échappement de la chambre de récupération;; - La Figure 4A, une coupe transversale montrant la partie supérieure de la chemise de distribution et du fourreau de réglage situant la disposition des lumières d'échappement et de démarrage au niveau de la chambre de combustion pour permettre la rotation du moteur dans un sens ou dans l'autre; - La Figure 4B, un développé de la même zone que la figure 4A; - La Figure 4C, une coupe longitudinale de la même zone que la Figure 4A montrant une lumière de démarrage qui débouchera dans la lumière d'échappement pour lancer le moteur dans un sens donné, si et seulement si la rotation de la bague de réglage correspond au sens de rotation du moteur demandé et que la position d'immobilisation du vilebrequin le permet, dans le cas contraire, le démarrage sera effectué par la chambre de récupération;; - La Figure 5A, une coupe transversale montrant la sophistication de la partie inférieure de la chemise de distribution et du fourreau de réglage situant la disposition des lumières d'échappement et de démarrage au niveau de la chambre de récupération pour permettre la rotation du moteur dans un sens ou dans l'autre; - La Figure 5B, un développé de la même zone que la Figure 5A; - La Figure 5C, une coupe longitudinale de la même zone que la Figure 5A montrant une lumière de démarrage qui débouchera dans la lumière d'échappement pour lancer le moteur dans un sens donné, si et seulement si la rotation de la bague de réglage correspond au sens de rotation du moteur demandé et que la position d'immobilisation du vilebrequin le permet, dans le cas contraire le démarrage sera effectué par la chambre de combustion; ; - La Figure 6A, une coupe transversale montrant la sophistcaffon de la partie médiane du fourreau de réglage pour permettre l'alimentation de la chambre de récupération, que le moteur tourne à l'endroit ou à l'enws avec la position du fourreau de réglage associée, ici le fourreau de réglage est en position "marche à l'endroit", et le piston au point mort haut; - La Figure 6B, la même description que 6A avec le piston à mi-course de descente; - La Figure 6C, la même description que 6A avec le piston au point mort bas ; - La Figure 6D, la même description que 6A avec le piston à mi-course de la remontée;; - La Figure 7A, une coupe transversale montrant la sophistication de la partie médiane du fourreau de réglage pour permettre l'alimentation de la chambre de combustion, que le moteur tourne à l'endroit ou à renvers avec la position du fourreau de réglage associée, ici le fourreau de réglage est en position "marche à l'endroit", et le piston au point mort haut; - La Figure 7B, la même description que 7A avec le piston à mi-course de descente; - La Figure 7C, la même description que 7A avec le piston au point mort bas; - La Figure 7D, la même description que 7A avec le piston à mi-course de la remontée; - La Figure 8A, le schéma montrant la définition du système bielle manivelle généralisé;; - La Figure 8B, la définition de Pindinaison de l'axe de pied de bielle ; - La Figure 8C, la définition du gauchissement de l'axe de pied de bielle; Par souci de darté la description s'appuie sur un moteur à un seul piston. Une des originalités du moteur réside dans le fait que l'ensemble complexe des cydes des gaz est réalisé par un système dynamique simple ne comportant pour effectuer toutes les fonctions volumétriques et de distribution que quatre éléments mobiles. Sur la figure 1 on distingue: - le piston (1) à taille de guêpe délimitant avec le cylindre trois volumes de travail (10,11,12). - la chemise (5), rendue solidaire en rotation du piston par l'intermédiaire d'un ergot (6) ou d'une jonction par cannelures assure une partie de la distribution des flux de gaz par l'intermédiaire de lumières se déplaçant par rapport à d'autres aménagées dans le piston (1), le fourreau de réglage (7) et le bloc moteur (8). L'autre partie de la distribution est assurée par le déplacement relatif de lumières ménagées sur le piston (1), le bloc moteur (8) et la bague de régulation d'admission (9). - la bielle (2) avec son axe de pied compris dans un même plan que l'axe de tête, I'axe de pied formant avec l'axe de tête un angle de l'ordre de 50 sur le dessin, le pied étant relié au piston par un croisillon de type cardan (3). Ce dispositif permet d'obtenir une rotation partielle du piston de sens alternatif et en phase avec la période d'oscillation de la bielle dont la tête est montée sur le maneton d'un vilebrequin (4). - le vilebrequin (4) sur lequel est montée la tête de la bielle (2). La description du mode de fonctionnement dans le but de faciliter la compréhension est faite en suivant dans l'ordre de progression les gaz depuis l'admission jusqu'aux deux rejets de ces gaz hors du moteur. Dans la réalité les trajets des gaz se réalisent de façon discontinue et partiellement simultanée de chambre en chambre au rythme des variations volumétriques des trois chambres de travail (10,11,12). Pendant la course descendante du piston le volume de la chambre de compression (10) augmente, I'air est aspiré de l'extérieur par la tubulure (13) tant que la lumière (14) ménagée dans la jupe du piston (1) est en communication avec la tubulure (13). Cette communication cesse lorsque la lumière (14) décrivant la trajectoire matérialisée par la courbe (15) "Figure 2C" est obturée par la languette de la bague de régulation (9). Pour faciliter la compréhension, sur la Figure 2C sont matérialisées en pointillés fins les empreintes des sections de la tubulure (13) qui en fait se ttouvent en avant de la coupe D. Cette obturation se fait plus ou moins tôt en fonction de la position angulaire de la bague de régulation (9), régulant ainsi la quantité d'air admise dans la chambre (10).Au cours de la remontée du piston (1) I'air admis est comprimé dans la chambre (10), puis transféré dans le volume d'air comprimé (16) à l'ouverture de la soupape (17) lorsque la pression est supérieure à celle régnant dans le volume (16). Une forte aspersion d'huile de la partie intérieure inférieure du piston (1) tend à assurer une compression isotherme dans la chambre (10). Le volume de la chambre de compression (10) sera dimensionné en fonction des besoins en air des deux autres chambres de travail (11) et (12) de façon à obtenir dans le volume (16) une pression constante de l'ordre de 25 bars. Le réservoir (47) est à volume variable grâce au piston (48), mobile sous les effets antagonistes de la pression régnant dans le volume (47) en communication avec le volume (16) et la force exercée par le ressort précomprimé (49). A partir du volume (16) I'air sous pression est divisé en deux flux distincts. Nous allons d'abord décrire le circuit du flux d'air qui alimente la chambre de combustion (12). Nous signalerons dans le texte qui suit le moment où nous décrirons le circuit du deuxième flux d'air alimentant la chambre de récupération (11). Lorsque le piston est à mi-course pendant sa remontée, la communication par l'intermédiaire des lumières (18) du bloc moteur (8) et des transferts (19) du piston est établie entre le volume (16) et le volume interne de piston (20). Un transfert d'air est réalisé du réservoir vers le volume interne du piston jusqu'à égalité des pressions. Cet air qui arrive froid dans le volume (20) refroidit celui ci et en particulier la partie supérieure du piston. Cet air augmente sa température et sa pression avant de continuer son chemin. A mi-course pendant la redescente du piston l'air comprimé du volume (20) est en partie transféré dans le volume (21) jusqu'à égalisation des pressions par l'intermédiaire des lumières (22) placées sw la partie haute du piston (1), des lumières (23) placées sur la chemise (5), des lumières (24) placées sur le fourreau de réglage (7) et des transferts (25). L'air du volume (21) circule d'abord sur la partie supérieure de la culasse (26) puis sur l'extérieur du fourreau de réglage (7) refroidissant ainsi ces structures tout en augmentant sa pression et sa température. Cette phase de circulation d'air dans le volume (21) s'exécute à la mi-course de la descente du piston au moment de l'alimentation en air du volume (21) et lors de la phase ci-aprbs d'alimentation de la chambre de combustion (12) au début de la descente suivante du piston. Quand le piston commence à redescendre la chambre (21) est mise en communication avec la chambre de combustion (12) par l'intermédiaire des lumières (27) du fourreau de réglage, des lumières (28) de la chemise (5) et du canal de transfert de piston (29). La pression dans la chambre (12) s'égalise avec celle du volume (21) tant que les lumières maintiennent la communication. Pendant cette période le carburant est injecté dans la chambre de combustion (12) par l'injecteur accroche-flamme dont seul le logement (30) est représenté. La combustion du carburant réchauffe le mélange de gaz en résultant sans que la pression augmente significativement.L'effet de l'augmentation de la quantité de carburant injectée est d'augmenter la température du mélange, donc d'en diminuer sa densité à pression constante et par voie de conséquence de diminuer la masse d'air transférée du volume (21) vers la chambre de combustion (12). La régulation nécessaire du débit d'air admis dans le moteur est réalisée à l'admission de la chambre de compression (10) par l'intermédiaire de la bague de régulation d'admission (9). Cette régulation se fait sur la base du maintien de la pression nominale dans le volume (16). La communication entre le volume (21) et la chambre de combustion détente (12) perdure jusqu'à un vdume fixe de la chambre (12) et l'injection de carburant se termine au plus tard à ce moment. Le choix de ce volume fixe est déterminé afin d'obtenir en fin de détente des gaz au point mort bas du piston (1) et en tenant compte des pertes thermiques sur les parois refroidies, la pression atmosphérique régnant à l'extérieur du moteur. L'obtention de ce critère dans tout le domaine de réglage de la puissance en faisant varier la quantité de carburant injectée est favorisée par le fait que les pertes thermiques par convection avec les parois sont fonction de la température et de la densité des gaz, caractéristiques variant en sens inverse. A partir du point mort bas du piston (1) les lumières d'échappement (31) placées au sommet de la chemise (5) et les lumières (32) placées à la même hauteur sur le fourreau de réglage (7) se trouvent en vis-à-vis des conduites (33) disposées sur le bloc moteur (8) permettant le rejet des gaz encore chauds dans l'échangeur de chaleur à contre-courant (34) lors de la remontée du piston (1). Les gaz d'échappement ainsi refroidis sont rejetés hors du moteur par la canalisation (51). La récupération de la chaleur résiduelle des gaz d'échappement correspondant au refroidissement de ceux-ci jusqu'à la température de l'air contenu dans le volume (16) est réalisée par la circulation d'air à contre-courant décrite ci-après provenant du volume (16). La description qui suit conceme le second flux d'air issu du volume (16). Lors de la remontée du piston (1) durant la phase d'échappement de la chambre (12) décrite précédemment, le volume (16) rempli d'air froid sous pression d'environ 25 bars est mis en communication avec la chambre (11) par l'intermédiaire de l'échangeur à contre-courant (34). Après que l'air ait traversé l'échangeur (34) sa température est remontée jusqu'à environ celle des gaz arrivant par les canaux (33) à l'entrée de i'échangeu (34). L'air poursuit son chemin par les canaux (35), les lumières (36) du fourreau de réglage (7), les lumières (37) de la chemise de distribution (5) et les canaux de transfert (38) du piston (1). La communication entre le volume (16) et la chambre (11) reste établie jusqu'à obtention d'une valeur fixe.Cette valeur est dimensionnée de façon à ce qu'après détente, en tenant compte des pertes thermiques, la pression soit retombée à la valeur de la pression atmosphérique après que le piston (1) ait atteint le point mort haut. L'obtention de ce critère dans tout le domaine de réglage de la puissance est favorisée par le fait que les pertes thermiques par convection avec les parois sont fonction de la température et de la densité des gaz, caractéristiques variant en sens inverse. Dès le début de la descente du piston (1) la chambre (11) est mise en communication avec l'extérieur par l'intermédiaire des lumières (39) de la chemise de distribution (5), des lumières (40) du fourreau de réglage (7) et des tubulures (41) du looc moteur (8). L'échappement de l'air de la chambre (11) se poursuit jusqu'au point mort bas du piston (1). L'efficacité maximale est obtenue si la capacité calorifique de la masse d'air admise dans la chambre (11) est égale à la capacité calorifique de la masse des gaz d'échappement venant de la chambre (12). Cette optimisation sera valable pow tous les régimes de puissance du moteur car les débiles des gaz des deux chambres (12) et (11) sont inversement proportionnels à leur température elles-mêmes liées entre elles. La description qui suit décrit les principes qui permettent de faire varier la puissance du moteur. En mode de fonctionnement normal la variation de la puissance est obtenue en faisant varier la quantité de carburant injectée avant la fermeture normale des lumières d'alimentation en air neuf (27,28) figure 3B de la chambre de combustion (12). Ceci est possible tant que de l'air neuf peut pénétrer dans la chambre de combustion qui reste à pression constante. A la fermeture de l'admission nous obtenons à la puissance maximale une combustion stoechiométrique. Dans Cette phase de réglage l'augmentation du couple moteur est obtenue de façon indirecte en diminuant en fait les besoins en air neuf comprimé dans la chambre de compression (10).Cette rédudion des besoins est réalisée par un pré-asservissement au débit de carburant du réglage angulaire de la bague de régulation (9). L'asservissement fin étant réalisé sur la base du maintien de la pression nominale dans le volume (16), (25 bars dans l'exemple). Un mode de fonctionnement en surpuissance est obtenu en prolongeant l'injection de carburant dans la chambre de combustion (12) après la fermette normale des lumières d'alimentation en air neuf (27,28) figure 3B. Ceci n'est possible que si, avant la fermeture des lumières d'alimentation en air neuf, I'injection de carburant a d'abord été réduite ou supprimée pour qu'il reste de l'oxygène dans la chambre de combustion. Dans ces conditions la pression dans la chambre de combustion (12) powra dépasser la pression normale de fonctionnement fixée arbitrairement à 25 bars. Un deuxième mode de surpuissance peut-etre obtenu en retardant la fermeture des lumières d'alimentation en air neuf (27,28) en modifiant la position angulaire du fourreau de réglage (7).Une combinaison des deux modes précédents peut également étre utilisée. Dans tous ces cas de fonctionnement en suruuissanoe la détente des gaz jusqu'à une pression d'une atmosphère ne sera plus obtenue et le rendement du moteur sen trouvera diminué. Le rendement thermique de l'échangeur (34) se trouvera également diminué. En effet le débit massique et la température des gaz brulés augmentent, la température de l'air réchauffé alimentant la chambre de récupération (11) augmente également, entratnant la diminution de son débit massique, s'écartant ainsi du critère d'optimisation (égalité des deux débits dans l'échangeur à contre-courant(34)). II est possible de minorer cette chute de rendement en utilisant un accumulateur d'énergie thermique constitué d'un matériau dont la fusion se produit juste au delà de la température maximale des gaz d'Xchappement dans le cas du fonctionnement en régime normal. Ce matériau qui pourrait être du sodium par exemple, devra être disposé proche de la sortie des gaz d'échappement de la chambre de combustion (12) dans la tubulure au niveau de son repère (33). La meilleure solution consiste à aménager un échanger supplémentaire alimenté par une dérivation lors du fonctionnent en surpuissance, cet échangeur supplémentaire se trouvant au niveau de la chambre (21).Dans ces conditions le surplus d'énergie thermique est récupé de deux façons complémentaires: pendant le fonctionnement en régime de surpuissance en réchauffant l'air de la chambre (21), puis après le fonctionnement en surpuissance en récupérant toujours avec l'air de la chambre (21) I'énergie de resolidification du matériau à changement de phase, fondu pendant le fonctionnement en régime de surpuissance. Par ailleurs les températures de la culasse (26), de la chemise (5), du fourreau de réglage (7) et du piston (1) ne seront pas considérablement augmentes car le débit d'air froid servant à les refroidir, transitant dans le volume interne (20) du piston (1) et dans la chambre (21) sera augmenté. II faut noter que la surpuissance obtenue peutAtre considérable, au moins multipliée par deux. Un ralenti est naturellement obtenu en diminuant la quantité de carburant injectée dans la chambre de combustion (12), ce qui a pour effet de diminuer le réchauffage des gaz, et par conséquent d'en augmenter la masse admise à volume constant. Dans ces conditions si le volume de la chambre de compression (10) ne tend pas au moins (sans tenir compte des besoins de la chambre de récupération (11) ) vers le volume de la chambre de combustion (12), il devient impossible d'approvisionner en air neuf la chambre de combustion (12) en deçà d'un certain apport de combustible. De toute façon le fonctionnement du moteur dans ces conditions n'est pas souhaitable, car le débit gazeux est important pour une puissance faible. Le rendement à cause des différentes pertes de charge se trouvera diminué.On peut alors jouer sur le réglage de la fin de l'admission au voisinage du point mort haut en touant le fourreau de réglage (7) en sens inverse de la rotation du piston (1). Ce réglage aura pour effet de diminuer le volume de la chambre de combustion (12) rempli avec du gaz à la pression régnant dans la chambre (21) (environ la valeur arbitraire de 25 bars dans notre exemple). Dans ces conditions la détente complète jusqu'à 1 bar sera obtenue avant la descente complète du piston (1). Ce point sera compensé par le fait que le réglage par rotation du fourreau de réglage (7) aura entraîné un retard à l'ouverture échappement. La pression décroîtra en dessous de 1 bar au voisinage du point mort bas, mais remontera lorsque la lumière d'échappement (31) s'ouvrira. La rotation du fourreau de réglage (7) aura entraîné également une avance de la fermeture d'échappement et recomprimera une partie des gaz d'échappement avant l'admission d'air comprimé en diminuant ainsi sa masse admise; ces deux phénomènes sur le plan énergétique se compensent (emprunt d'énergie mécanique pour comprimer les gaz d'échappement restant, diminution d'admission d'air neuf précomprimé).Pour que ceci fonctionne bien il faut prévoir une largeur de canal d'échappement (33) figure 3B suffisamment large pour que celui reste en vis-à-vis de la lumière (32) lors du réglage en rotation du fourreau de réglage (7). Ce même réglage n'aura pas le même effet sur la chambre de récupération (11). II entraîne un retard à la fermeture d'admission. Pour en éliminer tous les inconvénients, il faut supprimer l'alimentation elle-mme. Ceci est automatiquement réalisé car la rotation du fourreau de réglage (7)aura supprimé la correspondance entre la lumière (36) et le canal (35) figure 3C. La lumière (36) sera alors en vis-à-vis direct du bloc moteur (8), et ainsi sera bouchée. II faut également interdire l'échappement pour éviter les transferts d'air par celui-ci qui seraient cause de perte d'énergie mécanique. Selon la conception du moteur (largeur de la lumière (40), elle dépendante du choix du cycle de débattement de la chemise de distribution (5) deux solutions sont possibles: la première est automatique si le réglage du fourreau de réglage (7) supprime la correspondance entre la lumière (40) et le canal d'échappement (41) figure 3C; dans le cas contraire il faut ajouter une bague munie d'une lumière, réglable en rotation, placée à l'extérieur et concentrique au fourreau de réglage (7). LhypotItique chaleur fournie à réchangeur à contre-courant (34) ne sera plus récupérée (la chambre de récupération (11) n'étant plus alimentée). En fait c'est un avantage car à ce régime de ralenti, les gaz d'échappement au bout d'un certain temps peuvent être à une température inférieure à la température ambiante. La description qui suit traite d'une amélioration permettant d'obtenir la rotation en sens inverse du sens normal à partir d'une configuration correspondant à l'arrêt du moteur. Le descriptif et les dessins associés présentés jusqu'ici, figures 1 à 3, se rapportent à un moteur tournant en un seul sens qui est nommé par convention "sens à l'endroit " figure 1, I'autre sens s'appellera donc "sens à l'envers". La troisième possibilité est l'arrêt Les descriptions qui suivent se réfèrent aux figures 4A et suivantes. Elles sont relatives à des améliorations concernant le nombre et les dispositions des lumières de distribution. Nous utiliserons les termes dassiques de point mort haut et point mort bas pour le piston. Ces deux points représentent les deux positions extrêmes du piston lors de ses déplacements longitudinaux. L'arrêt du moteur est obtenu pour la position du fourreau de réglage (7) dessinée sur les figures 4A à 4E représentant les lumières d'ppement (31) et (32) de la chambre de combustion (12) et sur les schémas de la figure 5 représentant l'ensemble des lumières d'échappement (39 et 40) de la chambre de récupération (11). Sur ces deux figures la chemise de distribution (5) occupe la position angulaire extrême obtenue à mi Que le moteur tourne à l'endroit ou à l'envers la lumière (31) figure 4A se positionnera à l'autre position angulaire extrême symétrique par rapport à la lumière (32) lors du prochain passage à mi-course. La lumière (32) est en vis- à-vis de la languette (53). Dans ces conditions l'échappement de la chambre de combustion reste toujours condamné. Que le moteur tourne à l'endroit ou à l'envers la lumière (39) figure 5A se positionnera à l'autre position angulaire extrême symétrique par rapport à la lumière (56) lors du prochain passage à mi-course. La lumière (39) oscille angulairement entre deux lumières (40) sans jamais se mettre en communication avec l'une d'elle. Par ailleurs les lumières (40) sont obturées par le bloc moteur (8). Dans ces conditions l'échappement de la chambre de récupération reste toujours condamné. Sur les figures 7A à 70 sont représentées des coupes par un plan fixe perpendiculaire à l'axe de déplacement du piston au niveau des lumières d'admission (27, 27a et 28) de la chambre de combustion. Un autre plan fixe également perpendiculaire à l'axe de déplacement du piston au niveau des lumières d'admission (36, 36a et 37) de la chambre de récupération détermine des coupes pour les figures 6A à 6D. Les deux figures 7A et 7B représenbent (moteur tournant à l'endroit) les positions angulaires relatives du fourreau de réglage (7), de la chemise de distribution (5) et du piston (1) pour lequel la position longitudinale est le point mort haut indiqué sur le dessin. Les schémas des trois niveaux successifs suivants représentent la même chose pour les positions du piston mi descente, point mort bas et mi- remontée.Sur les schémas des figures 6A à 7B le fourreau de réglage (7) est positionné sur la position marche à l'endroit. En position arrêt les lumières d'admission (Z7 et 27a) de la chambre de combustion placées sur le fourreau de réglage (7) seront positionnées symétriquement par rapport à l'axe repère des figures 7A à 7D.Les lumières d'admission (36 et 36a) de la chambre de récupération placées sur le fourreau de réglage (7) seront également positionnées symétriquement par rapport à l'axe repére des figures 6A à 6D Dans ces conditions pour la chambre de combustion lorsque l'abouchement du canal de transfert (29) du piston (1) via la lumière (28) de la chemise de distribution (5) sera au même niveau longitudinal que les lumières (27 et 27a) après le point mort haut, les lumières (27 et 27a) n'occuperont pas la même position angulaire que la lumière (28), ne permettant pas ainsi d'alimenter la chambre de combustion en air comprimé.Pour la chambre de récupération lorsque l'abouchement du canal de transfert (38) du piston (1) via la lumière (37) de la chemise de distriltution (5) sera au même niveau longitudinal que les lumières (36 et 36a) après le point mort bas, les lumières (36 et 36a) n'ocuperont pas la même position angulaire que la lumière (37), ne permettant pas ainsi d'alimenter la chambre de récupération en air chaud comprimé. Le fourreau de distribution en position arrêt interdit tout échange de gaz dans les chambres de combustion et de récupération, ce qui permet à ces chambres d'absorber un minimum d'énergie lorsque le moteur est entrainé par une énergie mécanique externe. La marche à l'endroit à partir de l'arrêt s'obtient de la façon suivante. A jarret le piston (1) occupe une position aléatoire entre le point mort haut et le point mort bas (figure 1). Pour chacune de ces positions aléatoires il existe deux positions angulaires possibles de la manivelle de vilebrequin (4) qui font qu'à partir de ces deux positions le moteur initiera sa rotation dans un sens ou dans rautre quand on poussera le piston vers le bas en envoyant de l'air comprimé dans la chambre de combustion (12).Si l'on pousse le piston (1) vers le haut en envoyant de l'air comprimé dans la chambre de récupération (11) à partir d'une position discrète de la manivelle de vilebrequin le moteur initiera sa rotation en sens inverse de celui qu'il initiait en poussant le piston (1) vers le bas en envoyant de l'air comprimé dans la chambre de combustion (12). A partir dune position quelconque du piston on peut donc faire démarrer le moteur dans un sens ou dans l'autre. La figure 4A montre le fourreau de réglage (7) à la position arrêt La position de la lumière (31) correspond à la phase d'échappement lorsque le moteur tourne à l'endroit et que le piston est à mi-course. Pendant cette course montante du piston (1) correspondant à l'échappement, la lumière d'échappement (31) oscille angulairement entre la position en vis-à-vis de la languette (53), et la position angulaire extrême représentée pour revenir à la position face à la languette (53).Dans ces conditions si l'on tourne le fourreau de réglage (7) dans le sens inverse des aiguilles d'une montre > pour amener la lumière (32) face à la sortie du canal (33), la lumière (32) se positionne normalement pour assurer l'échappement lorsque le moteur tourne à l'endroit Au cours de ce trajet la lumière (54) est passée devant la lumière (55), elle-méme en communication avec la chambre (21) remplie d'air comprimé. Mais la lumière (54) est obturée par la chemise de distribution (5) interdisant tout transfert d'air comprimé de la chambre (21) vers la chambre de combustion (12). La figure 5A montre la disposition des lumières d'échappement de la chambre de récupération (11) pour la même position angulaire du vilebrequin que précédemment, toujours avec le fourreau de réglage (7)en position arrêt La position de la lumière d'échappement (39) ne correspond pas à la phase d'échappement lorsque le moteur tourne à l'endroit et que le piston est à mC course. Pendant cette course montante du piston (1) correspondant à la phase de détente des gaz de la chambre (11), la lumière d'échappement (39) oscille angulairement entre la position médiane (à mi-distance entre les lumières (57 et nua), la position extrême représentée ici figure 5, pour revenir à la position médiane.Dans ces conditions si l'on tourne le fourreau de réglage (7) dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et du même angle que précédemment pour rendre la lumière (40) juste débouchante totalement dans le canal (41) M figure 5A, cette rotation amène la lumière (40) à sa position d'échappement lorsque le moteur tourne à l'endroit. Au cours de ce trajet la lumière (56) est passée devant la lumière (57), elle meme en communication avec la chambre (21) remplie d'air comprimé. A ce moment la lumière (56) est également débouchante dans la lumière (39) permettant pendant un court instant d'envoyer de l'air comprimé de la chambre (21) vers la chambre de récupération (11). Le piston est alors repoussé vers le haut lançant le moteur à l'endroit.La lumière d'admission (27) de la chambre de combustion figures 7A à 7D et la lumière d'admission (36) de la chambre de récupération sont alors positionnées normalement pour la marche à l'endroit. Dans le cas où la position de la manivelle de vilebrequin est symétrique de la position traitée précédemment, les positions des lumières d'échappement de la chemise de distribution (5), lumière (31) figure 4A pour la chambre de combustion (12) et lumière (39) figure 5A pour la chambre de récupération (11) sont alors symétriques par rapport à l'axe de référence angulaire.Dans ces conditions en amenant le fourreau de réglage de la position arrêt à la position marche à l'endroit l'air comprimé est alors envoyé dans la chambre de combustion (12) via les lumières (55 et 54) au lieu de la chambre de récupération (11) comme précédemment Le moteur est également lancé dans le sens à rendroit La marche à l'envers à partir de l'arrêt s'obtient de la façon suivante. Elle est obtenue à partir de la position arrêt du fourreau de réglage (7) figures 4 et 5 en tournant le fourreau de réglage (7) dans le sens des aiguilles d'une montre jusqu'à amener la lumière d'échappement (32) au niveau de l'abouchement du canal (53), position normale lorsque le moteur tourne à l'envers. Ce déplacement angulaire est le symétrique de celui effectué dans le cas de la mise en marche à l'endroit. Pour des raisons de symétrie des disposiffons angulaires par rapport à leur axe de référence propre des lumières (54) et (54au (55) et (55a) pour la distribution de la chambre de combustion et (57) et (57a) pour la distribution de la chambre de récupération lorsque le fourreau de réglage (7) est placé de la position arrêt à la position marche à revers; I'envoi d'air comprimé dans les chambres (12) et (11) est permuté par rapport à ce qu'il était dans le cas du fonctionnement à l'endroit pour chaque position discrète de la manivelle de vilebrequin.Ce sont les lumières (55a et 54a) qui injecteront de l'air comprimé dans la chambre de combustion et la lumière (57a) dans la chambre de récupération à la place des lumières (55, 54 et 57) dans le cas du démarrage dans le sens à l'endroit. Le positionnement du fourreau de réglage (7) sur la position marche à l'envers place également normalement les lumières d'admission. La lumière (27a) prend la position symétrique par rapport à l'axe de référence angulaire de la position de la lumière (27) représentée sur les figures 7A à 7D. La lumière (36a) prend la position symétrique par rapport à l'axe de référence angulaire de la positon de la lumière (36) représentée sur les figures 6A à 6D.Ce sont alors ces lumières (27a et 36a) qui alimenteront normalement à l'admission les chambres de combustion et de récupération à la place des lumières (27 et 36) dans le cas de marche à l'endroit Pour permettre le fonctionnement normal de la chambre de compression (10) dans le cas de la marche à l'envers, il faut effectuer une rotation de la bague de régulation (9) figure 2C de façon à positionner sa languette en quasi butée à gauche. L'admission à travers le bloc moteur (8) se fera par le canal dont l'empreinte est figurée par l'orifice (13a). Dans la plupart des utilisations lorsque l'on placera le fourreau de réglage (7) à la position arrêt, le moteur continuera à tourner sous l'effet d'un entraînement externe. II sera alors intéressant de maintenir la bague de régulation d'admission (9) dans une position permettant de continuer à alimenter la chambre de compression (10). La position de la bague de régulation (9) permet de régler le débit d'admission, donc la puissance absorbée par le moteur. Ce processus permet de récupérer une partie de l'énergie cinétique d'un véhicule par exemple, tout en modulant l'effet de freinage.Afin d'augmenter l'énergie récupérable par le moteur, il convient d'adjoindre au volume (16), un volume (47) équipé d'un piston muni d'un ressort à flexibilité constante de façon à augmenter la réserve d'air comprimé à pression constante. Lors du démarrage du moteur, la position du vilebrequin est théoriquement aléatoire, les deux position correspondant au point mort haut et au point mort bas ne permettent pas le démarrage du moteur. L'arrêt se fait en mettant le fourreau de réglage sur la position "arrêt", ce qui interdit toute introduction ou vidange de gaz dans les chambres de combustion et de récupération. Dans ces conditions, le blocage du piston au point mort haut ou au point mort bas est moins probable qu'en toute autre position, car ces positions corresent au maximum de pression dans les chambres.Si l'expérience montre que néanmoins ceci se produit, il sera nécessaire de prévoir un système pour déplacer légèrement le piston, par exemple: par une impulsion de rotation sur le vilebrequin générée par un champ électrique, ou un entralnement en rotation de la chemise de distribution (5) lors de la rotation du fourreau de réglage (7) par un système mécanique approprié, quand le fourreau de réglage (7) passe de la position warrêf à la position "sens à l'endroit" ou "sens à revers1. La lubrification du moteur se fait de la façon suivante. Le guidage du piston (1) dans la chemise (5) se fait au niveau de la taille de guêpe et sur la partie inférieure du piston. Sur la chemise (5) ce guidage se fait sur sa partie inférieure correspondant au diamètre inteme minimal. La lubrification est possible sans risque de déperdition d'huile d'une part vers les chambres (10) et (11) grâce aux segments (42) pour la partie centrale et au segment (43) pour la partie inférieure, d'autre part vers les lumières grâce aux segments (52) disposés à l'extérieur de la chemise (5).La partie chaude de la chemise (5) située au- dessus des lumières (39) est quant à elle non lubrifiée; cette partie ne transmet pas d'efforts radiaux Le réservoir (44) joue le rôle de radiateur de refroidissement de la chambre de compression (10) en même temps que de source d'huile pour la lubrification de la chemise (5) et de la taille de guipe du piston (1). Les réservoirs (46) et (47) jouent le rôle de collecteur de retour d'huile vers la bâche. L'alimentation et le retour vers la bâche se font par des canaux (non représentés sur les dessins) pratiqués dans le bloc moteur (8). La partie inférieure du piston est lubrifiée par l'aspersion du bas de piston nécessaire pour le refroidissement de la chambre de compression (10).Un circuit d'eau de refroidissement supplémentaire non représenté sur les dessins peut-etre disposé sur le bloc moteur (8) à la hauteur de la chambre de compression (10). Le système bielle, manivelle, piston, proposé jusqu'ici correspond à un système dassique où l'on a indiné l'axe de pied de bielle (celui-ci n'étant plus parallèle à l'axe de tête se montant sur le maneton du vilebrequin, mais seulement co-planaire). La jonction de la bielle avec le piston est alors assurée par un croisillon de type cardan. Cette disposition assure la rotation alternative du piston lors de son déplacement linéaire pour permettre la distrbution. Afin d'élargir le choix des lois de rotation du piston en fonction de son déplacement linéaire, il est possible d'utiliser le système présenté sur les figures 8A, 8B et 8C. La tete de bielle est maintenant également reliée au maneton du vilebrequin par un joint type cardan. L'axe du maneton du vilebrequin n'est plus parallèle à l'axe du vilebrequin. La projection de l'axe du maneton sur le plan défini par l'axe du vilebrequin et le point de concours de l'axe du maneton avec l'axe du bras de la bielle (plan A) forme un angle de 50 avec l'axe du vilebrequin La projection de l'axe du maneton sur le plan (perpendiculaire au plan ss et passant par l'axe du vilebrequin), (plan B), fait un angle de (sso 90 ) avec l'axe du vilebrequin. L'axe de pied de bielle est maintenant quelconque et n'est plus dans le plan de la feuille de dessin vue suivant P (plan A). La projection de raxe de pied de bielle dans le plan défini par l'axe longitudinal de la bielle et raxe de la tXte de bielle (plan D fait un angle de a avec l'axe longitudinal de la bielle. La projection de l'axe de pied de bielle dans le plan défini par raxe longitudinal de la bielle et perpendiculaire au plan t (plan A) fait un angle de (9() avec raxe longitudinal de la bielle. Les caractéristiques de construction vont déterminer les caractéristiques de fonctionnement souhaitées pour la distribution. Les caractéristiques de construction sont les suivantes: R : rayon du vilebrequin r: rayon du piston b: longueur de la bielle a : déport de l'axe du vilebrequin 80 : angle vertical du maneton du vilebrequin go : angle latéral du maneton du vilebrequin a: angle d'inclinaison de l'axe du pied de bielle a: angle de gauchissement du pied de bielle. Les caractéristiques fonctionnelles sont les suivantes: # : angle de rotation du vilebrequin y : angle de débattement de la bielle E : angle de rotation de la bielle autour de son axe longitudinal : : angle de rotation du piston autour de son axe longitudinal 1: course du piston s : arc de déplacement de la périphérie du piston. Les cinq dernières caractéristiques fonctionnelles s'expriment en fonction de w et des caractéristiques de construction par les relations y=arccos[(a-Rsinw)lbi # = arc sin[(cos sso cos #-sin #o sin #)sin &gamma; + (sin #o cos #-cos sso sin #)cos &gamma;] cors ou l=R+b-(Rcosw+bsiny) s = Les cinq exemples après illustrent quelques possibilités. Le premier correspond à la géométrie du système bielle manivelle du moteur décrit sur la figwe 1. Les trois premiers exemples correspondent à un vilebrequin normal avec maneton parallèle à l'axe du vilebrequin et ne nécessitent pas de cardan du coté de la tête de bielle. Exemple 1 valeur du rayon du vilebrequin R = 10 mm valeur du déport du vilebrequin a =0 valeur du rayon du piston r = 29 mm longueur de la bielle b = 58 mm angle de l'axe de la bielle CL =500 angle de gauchissement de l'axe de la bielle a = O angle vertical du maneton (normal = O) oo = 0 angle latéral du maneton (normal = 90) sso = 90 trajectoire d'un point de la périphérie du piston: - course (I) verticale - arc (s) horizontal Exemple 2 valeur du rayon du vilebrequin R = 10 mm valeur du deport du vilebrequin a = 10 mm valeur du rayon du piston r =29mm longueur de la bielle b = 58 mm angle de l'axe de la bielle &alpha; = 50 angle de gauchissement de l'axe de la bielle a = O angle vertical du maneton (normal =0) oo = 0 angle latéral du maneton (normal = 90) sso = 90 trajectoire d'un point de la périphérie du piston: - course (I) verticale - arc (s) horizontal Exemple 3 valeur du rayon du vilebrequin R = 10 mm valeur du deport du vilebrequin a =0 valeur du rayon du piston r = 29 mm longueur de la bielle b =58mm angle de l'axe de la bielle CL =500 angle de gauchissement de l'axe de la bielle a =200 angle vertical du maneton (normal = O) 60=0 angle latéral du maneton (normal = 90) sso = 90 trajectoire d'un point de la périphérie du piston:: - course (I) verticale - arc (s) horizontal Exemple 4 valeur du rayon du vilebrequin R =îOmm valeur du deport du vilebrequin a =O valeur du rayon du piston r = 29 mm longueur de la bielle b = 58 mm angle de l'axe de la bielle a =700 angle de gauchissement de l'axe de la bielle a = O angle vertical du maneton (normal = O) do = 30 angle latéral du maneton (normal = 90) sso = 90 trajectoire d'un point de la périphérie du piston: : - course (I) verticale - arc (s) horizontal Exemple 5 valeur du rayon du vilebrequin R = 10 mm valeur du deport du vilebrequin a =0 valeur du rayon du piston r =29mm longueur de la bielle b = 58 mm angle de l'axe de la bielle a =500 angle de gauchissement de raxe de la bielle a = O angle vertical du maneton (normal = O) 60=0 angle latéral du maneton (normal = 90) sso =870 trajectoire d'un point de la périphérie du piston: - course (I) verticale - arc (s) horizontal II va de soi que de nombreuses variantes peuvent être apportées, notamment par substitution de moyens techniques équivalents, sans sortir pour cela du cadre de l'invention. REVENDICATIONS 1" Moteur thermique volumétrique à injection directe comprenant au moins un piston (1) animé d'un mouvement alternatif longitudinal alterné assurant la compression de l'air dans une chambre, caractérisé en ce qu'il comprend une deuxième chambre (12) de combustion détente et une troisième chambre de détente (11) de l'air chauffé par récupération de la chaleur des gaz brûlés rejetés par la chambre (12). 2" Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce que le piston (1) est du type à taille de guêpe et est monté pivotant sur le pied d'une bielle (2), une chemise (5) solidaire en rotation du piston (1) assurant b distribution des gaz par la mise en correspondance de conduits et de lumières lors des mouvements du piston. 3 Moteur selon l'une des revendications 1 ou 2, caractérisé en ce que, le pied de bielle (2) et le piston (1) sont reliés par un joint de cardan avec un croisillon (3), I'indinaison de l'axe du pied de bielle (2) engendrant la rotation alternative du piston (1) lors de l'oscillation de la bielle. 4" Moteur selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une bague (9) présente une position angulaire réglable permettant à sa languette d'obturer plus ou moins tot le canal de transfert (14) de façon à faire varier la quantité d'air à comprimer par la chambre (10). 5 Moteur selon la revendication 2, caractérisé en ce qu'un fourreau (7) présente une position angulaire réglable pour maintenir la correspondance des lumières d'admission avec les lumières de la chemise (5) en mouvement rotatif alternatif pendant une partie variable de la course du piston 6" Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre de compression (10) est refroidie par une circulation d'huile dans la canalisation (44) de chemise, par une aspersion d'huile de la base du piston (1) et par un circuit d'eau dans le bloc moteur (8) à hauteur de la chambre (10), l'air comprimé étant retenté dans le volume variable (47) via le volume (16), I'eau réchauffée étant disponible pour un circuit de chauffage d'habitade. 7" Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la chambre de combustion (12) est alimentée à partir du volume (16) par de l'air sous pression passant par le canal (19), I'air étant réchauffé par refroidissement de la partie supérieure du piston (1) en transitant par le volume (20), le pourtour du cylindre et de la culasse (8) autour de la chambre de combustion (12) et en transitant par le volume (21). 8" Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que l'air de la chambre de récupération (11) partant du volume (16) est réchauffé en traversant l'échangeur à contre courant (34) en empruntant la chaleur des gaz d'échappement provenant de la chambre de combustion (12), I'air se détendant dans la chambre de récupération (11). 9" Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que la culasse (8) comporte deux lumières d'échappement pour une lumière (32) sur le fourreau de réglage (7)et une lumière (31) sur la chemise de distribution (5), les deux lumières supplémentaires (55, 55a) sur la culasse (8) et deux lumières (54, 54a) sur le fourreau de réglage (7) permettant l'impulsion de démarrage de la rotation, lors de la manoeuvre du fourreau de réglage de la position arrêt à la position à l'endroit ou à l'envers. 10 Moteur selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que deux lumières d'échappement (40) consécutives, sur le fourreau de réglage (7) sont partagées entre deux canaux d'échappement (41) consécutifs et une lumière d'échappement (39) sur la chemise (5), les deux lumières supplémentaires (57, 57a) sur le looc moteur (8) et la lumière supplémentaire (56) sur le fourreau de réglage (7) permettant l'impulsion de démarrage de la rotation, lors de la manoeuvre du fourreau de réglage de la position arrêt à la position à l'endroit ou à l'envers.