Toyota invente un moteur thermique linéaire sans vilebrequin

Le constructeur japonais développe un moteur thermique linéaire sans vilebrequin qu'il entend utiliser comme cœur d'un générateur électrique destiné à prolonger l'autonomie des batteries des véhicules électriques. Un premier prototype de 15 cv vient de voir le jour.

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Toyota invente un moteur thermique linéaire sans vilebrequin
Le moteur thermique mono-piston de Toyota n'a pas de vilebrequin

Un prolongateur d’autonomie d’un nouveau type a été présenté par Toyota. A l’instar de BMW pour la i3Rex, Toyota a opté pour un moteur thermique afin de prolonger l’autonomie d’une voiture électrique en rechargeant les batteries, quand d’autres font le choix d’une pile à combustible pour assurer ce rôle. Mais il s'agit d'un moteur thermique novateur.

Le moteur thermique de Toyota présente l’originalité de ne posséder qu’un piston libre, non relié à un vilebrequin. Le piston est mis en mouvement par la détente dans le cylindre du mélange air/carburant après explosion. Il est ramené à sa position initiale grâce à un ressort pneumatique constitué par la détente d’un gaz qu’il aura comprimé lors de la phase d’explosion. Un guidage à billes de la tige du piston et un revêtement céramique du piston et du cylindre minimisent les frottements.

En se déplaçant lors de la phase d'explosion, la tige du piston entraîne un mandrin co-axial entouré d’aimants permanents qui traverse une bobine et crée ainsi un courant électrique. La génération d’électricité est optimisée par l’ajout de deux bras aimantés et mobiles, solidaires du piston.

Selon les ingénieurs de Toyota, l’efficacité thermique du générateur serait de 42 %. Par rapport à un moteur thermique classique, cette technologie permettrait de réduire les pertes par frottement, car il y a moins de pièces mécaniques en mouvement, et générerait moins de vibrations. Il est possible d’ajuster la production d’électricité en contrôlant la fréquence et la phase de l’oscillation du piston, un challenge sur lequel travaillent encore les ingénieurs. Le prototype a permis de délivrer une puissance d’environ 15 chevaux.

Le moteur thermique produit de l'électricité grâce à une bobine au long de laquelle circule le piston.

Le déplacement du piston en vidéo :

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