Les moteurs à combustion interne 2 ou 4 temps fonctionnent pour la plupart avec un système bielle manivelle bien connu entraînant (et entraîné par) un piston coulissant dans un cylindre. Le piston dans son mouvement descendant aspire un mélange air carburant puis le comprime dans son mouvement ascendant vers la chambre de combustion dans la partie haute du cylindre, à son plus petit volume, pour y tre enflammé, augmenter sa température et sa pression. Les gaz ayant été ainsi portés à très haute pression vont, en se détendant, repousser le piston qui, par l'intermédiaire de la bielle, entraîne la rotation du vilebrequin créant ainsi un travail appelé"temps moteur".

La course du piston qui décrit une courbe sensiblement sinusdidale crée un mouvement du piston permanent et, bien que ralentissant son mouvement au voisinage du point mort haut, le piston est toujours en mouvement. De cet état de fait résulte les plus grands problèmes des motoristes, et plus particulièrement celui de la combustion qui doit tre déclenchée par l'allumage avant le point mort haut. Le début de la combustion crée de ce fait une augmentation de pression générant un travail négatif qui fait perdre du rendement au moteur alors que la charge n'ayant pas terminé sa combustion le piston entame sa course descendante en augmentant le volume de la chambre tendant à diminuer la pression que la combustion tend à faire croître. De mme, lors de la fermeture de l'échappement et de l'ouverture de l'admission, il existe du travail négatif par perte de charge lors des mouvements de fermeture et d'ouverture anticipées des conduits. Dans le cas d'utilisation d'hydrogène comme carburant, des problèmes dangereux de « retour » à l'admission sont induits du fait de la nécessité d'ouvrir l'admission avant le point mort haut.

De fait les moteurs sont dits"4 temps"alors que leur cycle naturel : aspiration- compression-combustion-détente-échappement en comporte réellement 5, le temps de combustion étant confondu avec la fin de compression et le début de la détente.

Il en va de mme dans les moteurs dit"2 temps"qui comportent naturellement 3 temps : remplissage/compression-combustion-détente/échappement.

L'auteur a décrit dans le brevet WO 99/20881 au contenu duquel on pourra se reporter, un procédé de contrôle du mouvement de piston de machines tels que moteurs ou compresseurs caractérisé par le fait que le piston est arrté dans son mouvement et maintenu à sa position point mort haut durant une période de temps-donc sur un secteur angulaire important lors de la rotation-permettant d'effectuer à volume constant :

- les opérations d'allumage et de combustion dans le cas des moteurs classiques, - les opérations d'injection de carburant dans le cas des moteurs diesel ; - les opérations de transfert de gaz et/ou d'air comprimé dans le cas des moteurs à chambre de combustion et/ou d'expansion indépendante ; - les opérations de fin d'échappement, de début d'admission dans tous les cas de moteurs et autres compresseurs.

Pour permettre l'arrt du piston à son point mort haut, la commande du piston est mise en oeuvre par un dispositif de levier à pression, lui-mme commandé par un système bielle manivelle. On appelle levier à pression un système de deux bras articulés dont l'un a une extrémité immobile, ou pivot, et l'autre peut se déplacer suivant un axe. Si l'on exerce une force approximativement perpendiculaire à l'axe des deux bras, lorsqu'ils sont alignés, sur l'articulation entre ces deux bras, on provoque alors le déplacement de l'extrémité libre. Cette extrémité libre est liée au piston et commande ses déplacements.

Le point mort haut du piston est effectif lorsque sensiblement les deux tiges articulées sont dans le prolongement l'une de l'autre (aux environs de 180°).

Le vilebrequin est relié par une bielle de commande à l'axe d'articulation des deux bras. Le positionnement des différents éléments dans l'espace et leurs dimensions permettent de modifier les caractéristiques de la cinématique de l'ensemble. Le positionnement de l'extrémité immobile détermine un angle entre l'axe de déplacement du piston et l'axe des deux bras lorsqu'ils sont alignés. Le positionnement du vilebrequin détermine un angle entre la bielle de commande et l'axe des deux bras lorsqu'ils sont alignés. La variation des valeurs de ces angles, ainsi que des longueurs de bielles et bras, permet de déterminer l'angle de rotation du vilebrequin durant lequel le piston est arrté à son point mort haut. Ceci correspond à la durée de l'arrt du piston.

Selon un mode de réalisation particulier, l'ensemble du dispositif (piston et levier à pression) est équilibré en prolongeant le bras inférieur au-delà de son extrémité immobile, ou pivot, par un levier à pression miroir opposé en direction, symétrique et d'inertie identique auquel est fixée, pouvant se déplacer sur un axe parallèle à l'axe de déplacement du piston, une masse d'inertie identique et opposée en direction à celle du piston. On appelle inertie le produit de la masse par la distance de son centre de gravité au point de référence. Dans le cas d'un moteur pluricylindres la masse opposée peut tre un piston fonctionnant normalement comme le piston qu'il équilibre.

Dans sa demande de brevet N° FR 01/13798 l'auteur décrit un groupe motocompresseur-motoalternateur fonctionnant notamment avec de l'air comprimé et plus particulièrement utilisant un dispositif de contrôle de la course du piston ayant pour effet l'arrt du piston à son point mort haut ainsi qu'un dispositif de récupération d'énergie thermique ambiante qui utilise cette dernière disposition caractérisé en ce que l'axe des cylindres opposés et le point fixe du levier à pression sont sensiblement alignés sur un

mme axe et caractérisé en ce que l'axe de la bielle de commande reliée au vilebrequin est positionné non pas sur l'axe commun des bras articulés mais sur le bras lui-mme entre l'axe commun et le point fixe ou pivot. De ce fait, le bras inférieur et sa symétrie représentent un bras unique avec le pivot, ou point fixe, sensiblement en son centre et deux axes à chacune de ses extrémités libres reliées aux pistons opposés.

La cinématique de contrôle du mouvement de piston selon la présente invention utilise cette dernière disposition appliquée à des moteurs thermiques et permet un fonctionnement en 3 temps ou 5 temps en lieu et place des 2 temps ou 4 temps bien connus ; elle est caractérisée : en ce qu'elle permet d'arrter et de maintenir le piston à son point mort haut durant une rotation du vilebrequin d'au moins 50 degrés ; en ce que l'axe des cylindres opposés et le point fixe du levier à pression sont sensiblement alignés sur un mme axe ; et en ce que l'axe de la bielle de commande reliée au vilebrequin est positionné non pas sur l'axe commun des bras articulés mais sur le bras lui-mme entre l'axe commun et le point fixe ou pivot. De ce fait, le bras inférieur et sa symétrie représentent un bras unique avec le pivot, ou point fixe, sensiblement en son centre et deux axes à chacune de ses extrémités libres reliées aux pistons opposés.

La cinématique de contrôle du mouvement de piston selon l'invention est avantageusement utilisé dans un moteur 5 temps fonctionnant avec de l'hydrogène comme carburant en permettant d'ouvrir la soupape d'admission après la fermeture de la soupape d'échappement lors de l'arrt du pison à son point mort haut afin d'éliminer les risques de « retours » à l'admission qui provoquent des allumages intempestifs.

Le nombre de cylindres peut varier sans pour autant changer le principe de l'invention alors que préférentiellement l'on utilisera des ensembles en nombres pairs de deux cylindres et pistons opposés et plus particulièrement de plus de deux cylindres par exemple quatre ou six afin de permettre un meilleur équilibrage de la machine.

Dans le cas où un moteur monocylindre serait souhaité, il conviendra d'équilibrer la machine en remplaçant le piston opposé par une masse de mme valeur se déplaçant sur un axe sensiblement aligné à l'axe du piston et cylindre dudit moteur.

D'autres buts, avantages et caractéristiques de l'invention apparaîtront à la lecture de la description, à titre non limitatif, de plusieurs modes de réalisation, faite en regard des dessins annexés où : - La figure 1 représente schématiquement, vu en coupe transversale, l'équipage mobile du dispositif de contrôle de la course du piston à son point mort bas.

- La figure 2 représente, vu en coupe transversale, le mme équipage mobile à son point mort haut.

- Les figures 3 à 7 représentent, vu schématiquement en coupe transversale, un moteur thermique à 5 temps selon l'invention équipé du dispositif de contrôle de la course de piston vu sur les fig. 1 et 2 lors du fonctionnement moteur.

- Les figures 8 à 10 représentent, vu schématiquement en coupe transversale, un moteur thermique à 3 temps selon l'invention équipé du dispositif de contrôle de la course de piston vu sur les fig. 1 et 2 lors du fonctionnement moteur.

- Les figures 1 et 2 représentent, vue schématiquement en coupe transversale, l'architecture de l'équipage mobile du groupe selon l'invention comportant deux pistons et cylindres opposés sensiblement sur le mme axe XX'où l'on peut voir les pistons 1 et 1A équipés de segments d'étanchéité 3 et 3A et coulissant dans leur cylindre 4 et 4A, chaque piston comportant des bossages 8 et 8A permettant de les relier par un axe, dit axe de piston, 9 et 9A au système bielle manivelle par des bielles de liaison 10 et 10A, elle-mme reliées par un axe commun 11 et 11A aux deux extrémités libres d'un bras 12 monté oscillant, sensiblement en son centre et sur un axe fixe 12A, situé sensiblement sur l'axe des cylindres X, X ; l'axe fixe 12A divise ainsi le bras 12 en deux demi-bras 12B et 12C. Sur l'un des deux demi-bras, ici le 12 B, est attaché par un axe 12D, une bielle 13 de commande reliée au maneton 13A d'un vilebrequin 14 tournant sur son axe 15. Lors de la rotation (dans le sens de la flèche) du vilebrequin, la bielle de commande 13 exerce un effort sur l'axe 12D, provoquant le déplacement du bras oscillant 12 permettant ainsi le déplacement des pistons 1 et 1A suivant l'axe des cylindres 4,4A, 6, 6A, ou encore de l'axe XX'du point mort bas (figure 1) vers le point mort haut (figure 2), et transmet en retour au vilebrequin 14, les efforts exercés sur les pistons 1 et 1A, lors du temps moteur du point mort haut vers le point mort bas provoquant ainsi la rotation dudit vilebrequin. Lorsque les pistons sont à leur point mort haut (figure 2), les bielles de liaison 10 et 10A et le bras oscillant 12 sont alignés sur l'axe XX'. Dans cette position, la distance entre le maneton 13A du vilebrequin et l'axe XX'est quasi identique durant une partie de la rotation du vilebrequin contrôlant ainsi la course des pistons qui restent arrtés à leur position point mort haut durant une période de temps et de rotation vilebrequin importante.

- Les figure 3 à 7 représentent schématiquement un moteur bi-cylindres opposés de type 5 temps selon l'invention où l'on peut voir le dispositif bielle manivelle décrit en figure 1 et 2 coiffé de culasses de moteurs 45 45A comportant des chambres de combustion 45B 45C, des conduits d'admission 46,46A dont l'ouverture et la fermeture sont contrôlées par une soupape d'admission 47 47A et un conduit d'échappement 48 48A dont l'ouverture et la fermeture sont contrôlées par une soupape d'échappement 49 49A ; des bougies d'allumage 50,50A sont positionnées dans lesdites chambres de combustion 45B, 45C ; lors du fonctionnement, figure 3, les pistons sont en course descendante, les soupapes d'admission 47 47A sont ouvertes, et aspirent le mélange air essence à travers les conduits d'admission 46,46A, et réalisent ainsi le 1er temps aspiration. Les pistons 1,1A ayant ensuite dépassé leur point mort bas, figure 4, entament leur course ascendante alors que les soupapes d'admission 47 47A ont été fermées et obturent les conduits d'admission 46,46A, en compriment le mélange carburé

dans les chambres de combustion 45B, 45C assurant ainsi le 2ème temps compression.

Les pistons étant ensuite arrivés à leur point mort haut, figure 5, où ils vont, selon l'invention, tre maintenus dans cette position durant une période de temps et de rotation du vilebrequin importante de plus de 50° par exemple ici 70 degrés, les bougies 50,50A sont commandées pour déclencher l'allumage qui va enflammer le mélange et augmenter la pression dans les chambres de combustion 45B 45C, à volume constant et permettre avec une meilleure combustion d'obtenir d'une part des pressions plus importantes que celle de moteurs conventionnels et d'autre part des émissions de polluants plus faibles, assurant ainsi le 3ème temps de combustion.

- Poursuivant sa rotation, figure 6, le vilebrequin autorise la course descendante des pistons qui sont alors repoussés par la pression régnant dans la chambre de combustion et dans le cylindre et réalise ainsi le 4ème temps dit temps moteur.

- Après avoir atteint leur point mort bas, figure 7, où les soupapes d'échappement sont alors ouvertes, les pistons entament leur course ascendante refoulant les gaz brûlés dans l'atmosphère au travers des conduits d'échappement 48, 48A jusqu'à leur position point mort haut assurant ainsi le 5ème temps et où leur arrt et leur maintien dans cette position permet de balayer la chambre de combustion dans les meilleures conditions avant de recommencer un nouveau cycle de 5 temps.

- Les figures 8,9 et 10 représentent schématiquement, en coupe transversale, un moteur 3 temps selon l'invention, où l'on peut voir le dispositif bielles manivelle déjà décrit, et coiffé de culasses 55,55A comportant chacune une bougie d'allumage 50,50A, le carter moteur comportant des canaux de transfert d'admission 56,56A mettant en communication le carter C et les cylindres 4,4A par des lumières d'admission 57 57A permettant l'arrivée du mélange carburé dans le cylindre et des conduits d'échappement 58 58A débouchant dans les cylindres par des lumières 59 59A selon une disposition classique aux moteurs 2 temps.

Lors du fonctionnement les pistons 1,1A, dans leur course descendante détente échappement, figure 8, repoussent le mélange carburé préalablement admis dans le carter moteur C, vers les cylindres 4,4A, via les canaux de transfert 56,56A et les lumières d'admission 58,58A que le piston a découvertes lors de son déplacement juste avant de découvrir les lumières d'échappement 59,59 A, permettent d'évacuer les gaz brûlés.

Lors de leur course ascendante, figure 9, les pistons referment les lumières d'échappement 59,59A et les cylindres 4,4A terminent leur admission de gaz frais avant que les pistons 1, 1A n'obturent les lumières d'admission 57,57A et compriment le mélange dans les chambres de combustion 45B, 45C assurant ainsi le temps remplissage compression.

Les pistons étant ensuite arrivés à leur point mort haut figure 10, où il vont, selon l'invention, tre maintenus dans cette position durant une période de temps et de rotation

du vilebrequin importante de plus de 50° par exemple ici 70 degrés, les bougies 50,50A sont commandées pour déclencher l'allumage qui va enflammer le mélange et augmenter la pression dans la chambre de combustion 45B, 45C à volume constant et permettre d'obtenir des pressions plus importantes que celles de moteurs conventionnels assurant ainsi le troisième temps de combustion. Poursuivant sa rotation, le vilebrequin autorise la course descendante des pistons 1, 1A qui sont alors repoussés par la pression régnant dans la chambre de combustion 45B 45C et permet ainsi de recommencer un nouveau cycle de 3 temps tel que décrit.

L'invention n'est pas limitée aux exemples de réalisations décrits et représentés : les matériaux, les moyens de commande, les carburants utilisés, les dispositifs décrits peuvent varier dans la limite des équivalents, pour produire les mmes résultats, sans pour cela changer l'invention qui vient d'tre décrite.