Không có trục khuỷu, không có thanh kết nối? Toyota đã kích nổ cuộc cách mạng mới trong động cơ!
Bạn có biết rằng động cơ tăng áp phun trực tiếp thời gian van biến thiên của bạn đã hết hạn! Và không có trục khuỷu và thanh kết nối có thể được vận hành trực tiếp bằng chuyển động tịnh tiến của piston!
FreePiston EngineLinearGenerator (sau đây gọi là FPEG), một máy phát tuyến tính động cơ piston tự do mà Toyota đang phát triển, dự kiến sẽ làm tất cả điều này xảy ra. Hãy nghĩ về nó như một động cơ piston miễn phí + một máy phát tuyến tính. Nó là động cơ hay máy phát điện?
Nói một cách đơn giản, động cơ FPEG giống như một máy phát điện chạy xăng. Hiện tại, phiên bản thử nghiệm của Toyota sử dụng thiết kế xi-lanh đơn, có buồng đốt và pít-tông lớn hơn động cơ nhiên liệu thông thường. Pít-tông di chuyển qua lại dưới lực truyền động được tạo ra bởi sự kích nổ nhiên liệu, nhưng lần này nhiệm vụ của nó không phải là xuất ra bánh xe. Quyền lực, nhưng phát điện.
Toyota đã phát triển FPEG để thiết kế một thiết bị nhỏ cho xe điện mở rộng. So với các động cơ và máy phát điện được sử dụng trong các loại xe điện mở rộng hiện nay, FPEG sẽ giảm đáng kể kích thước và trọng lượng của động cơ.
Động cơ FPEG, hủy bỏ cơ cấu quay để làm cho chuyển động của piston tự do hơn
Trên thực tế, FPEG không phải là một công nghệ mới, bởi vì vào đầu năm 1959, FPEG đầu tiên trên thế giới đã đạt được chứng nhận bằng sáng chế và FPEG dựa trên cơ sở FPE (FreePistonEngine).
Vậy, động cơ FPEG là gì? Như tên của nó, chúng ta có thể biết rằng piston của động cơ này có mức độ tự do cao hơn, nhưng làm thế nào nó cho phép piston di chuyển tự do? Lý do là để hủy trục khuỷu và cấu trúc thanh nối, và Thay vì lò xo không khí (AirSpring), chuyển động của piston được điều khiển bởi khí trong buồng đốt và điều khiển lò xo không khí (AirSpring), nhà thiết kế có thể xác định áp suất và thể tích không khí, do đó thiết kế tổng thể có xu hướng tự do hóa. Nói một cách đơn giản, khi pít-tông chạy đến tâm chết dưới, nó sẽ gặp phải sự tắc nghẽn của lò xo không khí và bật lại, và pít-tông sẽ di chuyển đến tâm chết trên cùng. Khi nó đạt đến điểm chết trên cùng, lực đẩy khí được tạo ra bởi vụ nổ đốt nhiên liệu sẽ được tạo ra. Chạy đến tận cùng của người chết, và bắt đầu lại.
Sự khác biệt lớn nhất giữa một chiếc xe điện mở rộng và một chiếc xe điện hybrid là động cơ xăng chỉ sạc pin và không trực tiếp tham gia lái xe. Xe điện mở rộng đầu tiên trên thế giới, Chevrolet Volt (VOLT), chỉ được trang bị thêm cho động cơ xăng 1,4 lít truyền thống.
Toyota mang lại cho FPEG hiệu suất nhiệt siêu cao
Công nghệ FPEG của Toyota là một đơn vị phát điện dựa trên hoạt động của FPE. Theo hệ thống dầu-điện truyền thống, máy phát điện được tách ra khỏi thân động cơ và máy phát được kết nối với trục khuỷu động cơ và sử dụng năng lượng con quay hồi chuyển của nó để tạo ra điện. Tuy nhiên, FPEG của Toyota thì khác. Vì FPEG không có trục khuỷu, thân piston trở thành máy phát điện. Và do không có thiết bị cơ chế cho trục khuỷu, nên khối lượng của thân động cơ vì thế bị giảm và việc xây dựng tương đối đơn giản.
Phương pháp phát điện của Toyota FPEG được vận hành bởi một nam châm vĩnh cửu (PermanentMagnet) gắn trên pít-tông và một máy phát cuộn dây (Cuộn dây) bên ngoài nam châm. Ở phía đối diện của buồng đốt, nhà máy ban đầu lấp đầy một không gian hạn chế với không khí để biến nó thành một lò xo không khí. Thiết bị này có thể thay thế thiết kế trục khuỷu, cho phép pít-tông bật lại và di chuyển về phía sau khi đến trung tâm chết dưới. Các nam châm được vận hành nhiều lần trong nhóm cuộn dây và tương tác với nhau, và điện được tạo ra.
Nguyên lý làm việc của FPEG giống như của động cơ hai thì. Khi pít-tông hạ xuống, công việc được hoàn thành và khí thải được sử dụng để đùn khí thải. Khi pít-tông tăng dần, không khí trong lành được hút vào phần dưới của pít-tông, và hành trình nén được hoàn thành, và đạt đến điểm chết trên cùng. Hoàn thành công việc tiêm và đánh lửa.
Toyota cho biết, động cơ FPEG có thể đạt được hiệu suất nhiệt 42% khi sử dụng liên tục. Trong thế giới ngày nay, chỉ những động cơ xăng tốt nhất, phức tạp nhất và đắt nhất mới có thể đạt được hiệu ứng phần trăm này, và phải trong những điều kiện nhất định. Điều đáng chú ý hơn là động cơ FPEG chỉ dài 60 cm và đường kính 20 cm. Một động cơ FPEG kích thước như vậy có thể tạo ra công suất 13 mã lực, vì vậy nó không có điều kiện để lắp ráp một chiếc xe lớn, nhưng nó đủ để lái một chiếc xe điện thu nhỏ. Và động cơ FPEG cũng có thể làm việc với các hệ thống khác như hệ thống phục hồi động năng để đạt được kết quả tốt hơn.
Không chỉ xăng, hầu như bất kỳ nhiên liệu nào cũng có thể lái FPEG
Toyota cho biết lịch trình sản xuất thực tế của FPEG vẫn chưa được xác định, nhưng nó cũng chỉ ra rằng vì FPEG không có trục khuỷu và được điều khiển bằng lò xo không khí, tỷ lệ nén của động cơ đốt trong có thể được điều khiển tự do bởi thể tích không khí mùa xuân, có nghĩa là FPEG. Ngoài việc sử dụng xăng làm nhiên liệu lái xe, nhiên liệu hydro cũng là một lựa chọn khả thi. Sau khi FPEG chính thức gia nhập thị trường ô tô trong tương lai, việc phát triển các mẫu Hybrid sẽ có nhiều khả năng hơn và đây chắc chắn là một lợi nhuận lớn cho người tiêu dùng.
