商搜网 > 资讯中心 > 交通运输>

无曲轴,无连杆,热效率42%!丰田引爆发动机新革命!

无曲轴,无连杆,热效率42%!丰田引爆发动机新革命!

时间:2017/7/13 10:00:08  编辑: 商搜网   来源:汽车工艺师  点击数:249

  你造吗?你的可变气门正时直喷涡轮增压发动机已经过时了!如果我告诉你,以后的发动机用不着曲轴和连杆了,而且通过活塞的往复运动就可以直接发电,你会不会觉得这是天方夜谭?但是丰田正在研发的一款自由活塞发动机线性发电机(Free Piston Engine Linear Generator),有望将这一切都变为现实。

01.jpg

  可能一看到自由活塞发动机线性发电机这么长的名字有点晕(以下简称FPEG),把它拆成自由活塞发动机+线性发电机会好理解一些。那到底是发动机还是发电机?我们暂且把它算为可以发电的发动机好了。

  发动机加发电机,那相信大家已经猜到了这一定跟混合动力有关。没错,丰田研发FPEG就是旨在为增程式电动车量身定做一款小型装置。相比现款增程式电动车使用的发动机及发电机,FPEG将大大减小发动机的体积以及重量。

  FPEG发动机,取消曲轴机构让活塞运动更自由

  其实FPEG并非一项新技术,因为早在1959年时,全球第一台FPEG即已取得专利认证,而FPEG则是根据FPE (Free Piston Engine) 的基础所延伸出来的装置。

  那么,FPEG发动机是什么呢?顾名思义,我们可以知道这种发动机的活塞自由度较高,但是,它又是如何让活塞可以自由活动呢?原因就在于将曲轴以及连杆结构取消,并以一个空气弹簧 (Air Spring)取代,活塞运动全靠燃烧室的气体以及空气弹簧 (Air Spring) 控制,设计者可以自己决定空气的压力和体积,从而让整体设计趋于自由化。简单来说,即是活塞运行至下死点时,会遭遇到空气弹簧的阻挡而往回弹,活塞因而往上死点移动,到达上死点时,再藉由燃料燃烧爆炸产生的气体推力往下死点运行,周而复始。

  增程式电动车与油电混合动力汽车最大的区别就是,汽油发动机只为电池充电,而不直接参与驱动车辆。全球首台增程式电动车雪佛兰沃蓝达(VOLT)仅仅是根据传统的1.4L汽油发动机进行了改造。

  Toyota让FPEG擁有超高熱效率

  Toyota的FPEG技术,即是建立在FPE的运作基础下所延伸出的发电装置。传统油电系统下,发电机是与发动机本体分离,发电机与引擎曲轴连接、并利用其回旋动能而发电;但Toyota的FPEG则不同,由于FPEG没有曲轴,所以活塞本体就成为了发电机,且因为没有曲轴的机构装置,引擎本体的体积因而缩小,构造也相对简单许多。

  而Toyota FPEG的发电方式,则是透过安装在活塞上的永磁磁铁 (Permanent Magnet),以及磁铁外侧的线圈组 (Coil) 组成之发电系统 (Linear Generator) 运行。在燃烧室的相对侧,原厂将一个密闭空间填满空气,使其成为空气弹簧,而这个装置可以取代曲轴设计,让活塞到达下死点时可以反弹、朝逆向运动,而透过活塞上的磁铁反复在线圈组运行、交互感应,电力即由此而生。

  FPEG的工作原理与两冲程发动机工作原理相同,在活塞下行时,完成做功、并用混合气将废气挤出,在活塞上行时,在活塞下部吸入新鲜空气、并且完成压缩冲程,到达上止点后完成喷油及点火等工作。

  丰田表示,FPEG发动机在连续使用下能够达到42%的热功效。而在当今世界上,只有最好、最复杂、最昂贵的汽油发动机才能达到接近这个百分比的效果,而且必须是在特定的条件之下。更了不起的是,一个两缸的FPEG发动机天生就是平衡的,而且其长度仅有60厘米,直径也不过20厘米。这样一个尺寸的FPEG发动机能够产生15匹马力的输出功率,足以驱动一台电池耗尽的紧凑型电动汽车高速行驶。

  不只汽油,几乎任何燃料都能驱动FPEG

  Toyota表示,目前尚未确定FPEG实际量产的日程,但其也表示,由于FPEG没有曲轴、全靠空气弹簧控制,所以内燃机压缩比可藉由空气弹簧的体积进而自由控制,这也意谓着FPEG除了可使用汽油当作驱动燃料,氢燃料也是可行的选项之一。FPEG在未来正式进入汽车市场后,Hybrid车款的发展将拥有更多可能性,而这对消费者来说,无疑是一大利多。

编辑:商搜网

来源:汽车工艺师

我要评论:

登录后方可评论.    马上登录免费注册
发表评论

所有评论仅代表网友意见,商搜网保持中立。

  • 热门评论
查看更多>>

商搜网在线版权与免责声明:

本网站有部分文章是由网友自由上传,对于这些文章,本站仅提供交流平台,不为其版权负责。

如果您发现本网站上有侵犯您的知识产权的文章,请直接拔打服务热线400-700-9799,我们会第一时间进行处理。

本站原创文章,如需转摘,请先取得编辑授权或本站的书面授权,并注明来源“商搜网“