Moteur à pistons libres (Free-piston engine)

https://fr.wikipedia.org/wiki/Moteur_%C3%A0_pistons_libres
Un moteur à pistons libres est un moteur à combustion interne à deux temps, à allumage spontané et dans lequel le mouvement du piston répond uniquement à la pression du gaz, sans qu'une bielle ou vilebrequin ne génère une rotation.


1956 General Motors XP 500 Free Piston Prototype


1960 video Shell






2014 R&D Toyota

"Une équipe de Toyota Central R&D Labs Inc. développe un prototype de générateur linéaire à moteur à piston libre (FPEG) de 10 kW doté d'une construction fine et compacte, d'un rendement élevé et d'une grande flexibilité de carburant. Toyota envisage qu'une paire de telles unités (20 kW) permettrait aux véhicules électriques du segment B/C de rouler à 120 km/h (75 mph). L'équipe a présenté deux articles sur l'état de leurs travaux lors du récent congrès mondial SAE 2014 à Detroit.
Le FPEG se compose d'une chambre de combustion à deux temps, d'un générateur linéaire et d'une chambre à ressort à gaz. Le piston est déplacé par le gaz de combustion, tandis que les aimants fixés au piston se déplacent dans une bobine linéaire, convertissant ainsi l'énergie cinétique en énergie électrique. La principale caractéristique structurelle du Toyota FPEG est un piston circulaire creux en forme de marche, que Toyota appelle « en forme de W ». Le côté de plus petit diamètre du piston constitue une chambre de combustion et le côté de plus grand diamètre constitue une chambre de ressort à gaz."





2021 Durham Energy Institute

"Une vidéo de démonstration du générateur à moteur à pistons libres flexible à carburant à haute efficacité développé au Durham Energy Institute (DEI), Université de Durham par le professeur Tony Roskilly (chercheur principal) et le Dr Sumit Roy (chercheur en début de carrière).
La technologie du générateur d’énergie électrique à piston libre peut être utilisée dans tous les types de véhicules électriques. Faisant partie d'un groupe motopropulseur électrique hybride, il est compact, léger et très efficace, ce qui le rend adapté à une utilisation dans les applications de transport routier, ferroviaire, aérien et maritime."


"Une démonstration vidéo du moteur à piston libre développé au Durham Energy Institute par le professeur Tony Roskilly (chercheur principal) et le Dr Sumit Roy (chercheur en début de carrière) dans le cadre de leur projet Innovate UK. Cette technologie a de nombreuses applications, notamment les systèmes de production combinée de chaleur et d'électricité (CHP).

La décarbonation du chauffage et de la production d’électricité grâce à des émissions réduites et à une technologie hautement efficace à faible coût est essentielle pour atteindre les objectifs de zéro émission nette de gaz à effet de serre. La « technologie combinée de chaleur et d’électricité à piston libre » du Durham Energy Institute se concentre sur le développement d’une technologie de générateur nouvelle, hautement efficace, flexible en termes de carburant et à faible coût pour fournir de l’électricité, du chauffage et du refroidissement.

Le prototype FPE de l’Université de Durham est le résultat de plus de 10 ans de R&D ; la technologie est basée sur deux cylindres de moteur qui s'allument alternativement et sont couplés mécaniquement via un arbre linéaire/stator.

La technologie est 60 % plus petite et 25 % plus légère qu’un générateur à moteur à combustion interne (ICE) conventionnel. Il présente des efficacités thermiques prouvées comprises entre 40 et 50 %. Il a un rendement électrique 30 % plus élevé que celui des générateurs à moteur alternatif à courant alternatif existants et un rendement électrique similaire à celui des piles à combustible PEM existantes. Le système peut fonctionner en mode 2 ou 4 temps, basculer entre les carburants liquides et gazeux, même pendant le fonctionnement. Il a le potentiel de passer de carburants à faible teneur en carbone à des carburants sans carbone (c'est-à-dire le bioéthanol et l'hydrogène)."