Le nouveau moteur Waissi, des pistons mais pas de bielles

Bien qu'une grande partie de l'attention portée aux nouvelles transmissions automobiles se soit récemment concentrée sur les véhicules hybrides et électriques à batterie, le simple fait est que les moteurs à combustion interne vont exister pendant un certain temps. Ils enseignent encore quelques tours au vieux chien et proposent même une nouvelle race ou deux, comme on peut le voir chaque année au Congrès mondial de la Society of Automotive Engineers, au Cobo Hall de Detroit. Il y a toujours au moins une poignée d'inventeurs et de promoteurs à la conférence SAE qui présentent leurs nouvelles conceptions de moteurs. C'est peut-être l'idée romantique d'un inventeur solitaire essayant de prouver son concept face à un monde sceptique, mais après avoir examiné le programme de la convention, le stand que je voulais le plus visiter était celui du moteur Waissi, l'invention de Gary Waissi, professeur d'ingénierie à l'Arizona State University.

Remarque : Le Congrès mondial de la SAE a eu lieu en avril. La publication a été retardée pendant que je correspondais avec le professeur Waissi et clarifiais quelques questions sur son moteur.

Le nouveau moteur de Waissi est une configuration à pistons opposés qui utilise des conceptions conventionnelles de culasse, de soupape et de chambre de combustion. Ce qui est différent, c'est que le moteur Waissi n'a pas de bielles entre les pistons et le vilebrequin. Au lieu de cela, les pistons poussent directement sur ce que Waissi appelle un « vilebrequin ». L'arbre de sortie du moteur a un grand tourillon monté de manière excentrique sur l'arbre, avec une bague de roulement qui tourne sur le tourillon. La surface extérieure de la bague de roulement s'insère dans une rainure étagée au bas de la structure du piston. Lorsque le piston est poussé vers le bas pendant la course motrice, le mouvement vers le bas du piston fait tourner la manivelle en raison du décalage lorsque la bague de roulement roule sous l'atterrissage du piston. Chaque piston a un jumeau opposé qui fait ensuite tourner le disque de manivelle de 180 degrés supplémentaires pour effectuer une révolution. Les deux pistons sont attachés l'un à l'autre par des tiges en acier, ce qui les maintient correctement synchronisés. Dans sa dernière conception, Waissi a remplacé les tiges par des plaques solides.

La dernière conception de Waissi, qui servira de base au prototype qui, espérons-le, fonctionnera. Des plaques solides plus rigides ont remplacé les tiges d'acier qui maintiennent les pistons attachés les uns aux autres et correctement phasés.

L'avantage par rapport à un moteur à bielle conventionnel est un frottement réduit, un poids réduit et une complexité réduite. Pour un moteur à quatre cylindres, l'ensemble piston/manivelle de Waissi n'a que cinq pièces mobiles contre neuf pour un moteur standard. Moins de pièces, c'est moins cher.

Le fier inventeur.

Bon nombre des nouvelles conceptions de moteurs d'aujourd'hui sont axées sur la réduction de la friction. Le moteur Waissi a neuf surfaces d'appui contre 11 pour un moteur standard. Quatre de ces neuf surfaces, où les pistons rencontrent la bague de roulement du vilebrequin, sont des surfaces de roulement qui ont un frottement nettement inférieur aux surfaces de glissement des roulements de tête de bielle de moteur conventionnels. Parce que les deux pistons sont fixés l'un à l'autre, il y a également une réduction de la friction due au basculement des pistons puis au grattage des parois du cylindre. Waissi calcule que la friction totale sera de 50 % de celle d'un moteur conventionnel.

Le « vilebrequin » qui est au cœur de la conception du moteur Waissi

L'équilibrage dynamique est également plus simple car il n'y a pas de bielles basculantes génératrices d'efforts secondaires. Waissi prétend que parce qu'il n'y a pas de bielles, les courbes d'accélération et de force du piston suivent une trajectoire idéale et parfaitement sinusoïdale, ce qui ne serait possible dans un moteur conventionnel que si les bielles étaient infiniment longues. Cela devrait se traduire par un moteur plus fluide.

Moins de pièces signifie un assemblage moins cher.

Le concept ne dépend pas du carburant ou du cycle, de sorte que les deux temps et les diesels sont possibles. À part la façon dont l'énergie est transférée des pistons à l'arbre de sortie, tout le reste fonctionne de la même manière. Le concept est basé sur un module à deux cylindres, donc des versions à 4, 6 et 8 cylindres (ou plus) sont possibles en empilant simplement des modules avec le bon phasage pour maintenir l'équilibre dynamique. Les deux modules du quatre cylindres seraient en phase à 180°, un six cylindres les aurait à 120° et un huit aurait les modules en phase à 90°. Comme avec le moteur OPOC modulaire de la même manière d'Ecomotor, ou avec le moteur Gemini avorté de Chrysler développé par Roush, la désactivation des cylindres pourrait être effectuée par un embrayage entre les modules, permettant à un module d'être complètement arrêté, contrairement à un moteur à plusieurs cylindrées conventionnel qui a encore des pertes d'énergie de friction et de pompage des cylindres désactivés.

Le vilebrequin roule en fait sous les pistons. Le frottement de roulement est réduit par rapport au frottement de rotation du roulement de tête de bielle conventionnel.

Waissi construit actuellement le premier prototype. Il espère le faire fonctionner d'ici la fin de l'année et présenter les résultats des tests à la convention SAE de l'année prochaine. Il affichait ce qu'il avait jusqu'à présent au Congrès mondial pour susciter l'intérêt et éventuellement le financement de grandes entreprises. Le Congrès mondial de la SAE a nommé Waissi Engines un «innovateur de l'industrie», il attirera donc probablement l'attention. Il n'y a aucune raison pour que le moteur ne tourne pas. Avec les logiciels de conception d'aujourd'hui, s'ils fonctionnent dans le domaine numérique, vous pouvez être pratiquement sûr que le premier prototype fonctionnera. À quel point cela fonctionne-t-il et jusqu'où Waissi va-t-il avec l'idée est une autre question.

Vous pouvez voir le Dr Waissi démontrer les mécanismes de base de sa nouvelle conception de moteur dans la vidéo ci-dessous.

Récemment, le professeur Waissi a fait une démonstration de son invention à une grande société anonyme et il a gracieusement mis cette présentation à ma disposition. Vous pouvez télécharger le fichier Powerpoint ici. Une autre présentation Powerpoint, montrant la procédure d'assemblage simplifiée du moteur Waissi (par rapport aux moteurs ordinaires), peut être trouvée ici.

Ronnie Schreiber édite Cars In Depth, une perspective réaliste sur les voitures et la culture automobile et le site de voitures 3D original. Si vous avez trouvé cet article intéressant, vous pouvez creuser plus profondément dans Cars In Depth. Si la 3D vous effraie, ne vous inquiétez pas, tous les lecteurs photo et vidéo utilisés sur le site ont des options mono. Merci d'avoir lu - RJS

Moins de pièces signifie un assemblage moins cher.

Le fier inventeur.

La dernière conception de Waissi, qui servira de base au prototype qui, espérons-le, fonctionnera.

Le « vilebrequin » qui est au cœur de la conception du moteur Waissi

J'aime ce genre de choses, mais aussi être critique, qu'il soit positif ou négatif. Allez sur l'homme pour cela. Ce moteur devra fonctionner à des vitesses très élevées pour produire suffisamment de couple grâce à l'utilisation d'un engrenage, similaire à une turbine (mais beaucoup plus lent). Avec le concept à faible frottement, le moteur peut fonctionner plus chaud, ce qui égalera l'efficacité. Si vous regardez la façon dont la base de la jupe du piston entre en contact avec la came, il y aura une perte de couple utilisable. Dans un moteur conventionnel, la plupart du couple est développé lorsque l'angle de manivelle est à 90 degrés. Ce moteur perdra de l'efficacité du couple lorsque «l'angle de vilebrequin» est à 90 degrés, c'est-à-dire qu'il n'y a pas beaucoup d'effet de levier. Regardez l'angle de la came (manivelle) lorsque le piston est à mi-chemin d'un seul coup. De plus, une usure excessive du piston et des parois se produira parce que l'énergie n'est pas transférée de manière concentrique ou aussi proche de la concentricité du piston. La charge se déplace sur le côté lorsque la came/manivelle tourne, ce qui chargera à son tour l'extrême haut et l'extrême bas du piston. Cela affectera la friction. Je ne veux pas gâcher le concept, mais si cela peut être développé pour atteindre 10 à 12 000 tr / min et le réduire, cela pourrait fonctionner.

Cela ne durerait pas 500 milles. Où est le coussin de lubrification de la manivelle ? Ah d'accord, il n'y en a pas...

@porschespeed Utilisez de l'huile pour engrenages. Les boîtes de vitesses fonctionnent pendant des années.

@Big Al d'Oz Utiliser "l'huile pour engrenages" ? Pour quoi exactement ? Dire comment cette substance imaginaire va résister à la pression du frottement de compression du moteur sans aucun confinement ? Quim de licorne et pets de quadricorne ? Dites-vous combien de temps durera la chaîne moléculaire ? Pas étonnant que nous soyons 50e dans le monde lorsqu'ils font des classements scientifiques aux États-Unis....

@porschespeed Qui a dit que c'était pour les cylindres. Je construis également des moteurs et j'ai en fait dirigé une ligne de perforation de modules pour moteurs à réaction. J'ai également construit des moteurs de voitures de rallye et des moteurs de traînée. Mais ces moteurs n'étaient qu'un passe-temps. Comprenez-vous le pouvoir lubrifiant, la viscosité, etc. ? Si vous regardez le moteur, où utiliseriez-vous de l'huile pour engrenages ? Peut-être entre les plates-formes à la base des jupes de piston ? Donc, entre la plate-forme et la came. Ensuite, déterminez quel type de charge est placé entre ces deux surfaces. Comprenez-vous? Ce moteur n'est pas viable car il sera inefficace.

@porschespeed Merci, je comprends très bien. C'est pourquoi je savais que cela ne fonctionnerait jamais IRL. Je suis aussi assez vieux pour avoir vu des bêtises comme celle-ci environ un milliard de fois. C'est pourquoi je peux l'écarter facilement du revers de la main. Quiconque ayant un vague indice sur le fonctionnement d'un moteur sait qu'il s'agit d'un stratagème à la recherche d'imbéciles à "investir".

Je ne vois pas beaucoup d'avantages dans ce moteur, mais je ne suis pas MOI. J'aimerais voir un prototype en cours d'exécution, mais je ne vois aucun avantage à cette conception, si ce n'est en fonction du poids de ces disques, de la hauteur de la ligne rouge.