你知道嗎?你的可變氣門正時直噴渦輪增壓發動機已經過時了!而且沒有曲軸和連桿，通過活塞的往復運動就可以直接運轉!

豐田正在研發的一款自由活塞發動機線性發電機FreePistonEngineLinearGenerator(以下簡稱FPEG)，有望將這一切都變為現實。可以把它看成自由活塞發動機+線性發電機會好理解一些。那到底是發動機還是發電機?

簡單來說，FPEG引擎就像是一臺汽油發電機。目前，豐田的試做版本采用單缸設計，相比傳統燃油發動機擁有更大的燃燒室和活塞，活塞在燃油爆燃所產生的推動力下來回運動，但這次它的任務并非是向車輪輸出動力，而是發電。

豐田研發FPEG就是旨在為增程式電動車量身定做一款小型裝置。相比現款增程式電動車使用的發動機及發電機，FPEG將大大減小發動機的體積以及重量。

FPEG發動機，取消曲軸機構讓活塞運動更自由

其實FPEG并非一項新技術，因為早在1959年時，全球第一臺FPEG即已取得專利認證，而FPEG則是根據FPE(FreePistonEngine)的基礎所延伸出來的裝置。

那么，FPEG發動機是什么呢?顧名思義，我們可以知道這種發動機的活塞自由度較高，但是，它又是如何讓活塞可以自由活動呢?原因就在于將曲軸以及連桿結構取消，并以一個空氣彈簧(AirSpring)取代，活塞運動全靠燃燒室的氣體以及空氣彈簧(AirSpring)控制，設計者可以自己決定空氣的壓力和體積，從而讓整體設計趨于自由化。簡單來說，即是活塞運行至下死點時，會遭遇到空氣彈簧的阻擋而往回彈，活塞因而往上死點移動，到達上死點時，再藉由燃料燃燒爆炸產生的氣體推力往下死點運行，周而復始。

增程式電動車與油電混合動力汽車最大的區別就是，汽油發動機只為電池充電，而不直接參與驅動車輛。全球首臺增程式電動車雪佛蘭沃藍達(VOLT)僅僅是根據傳統的1.4L汽油發動機進行了改造。

豐田讓FPEG擁有超高熱效率

Toyota的FPEG技術，即是建立在FPE的運作基礎下所延伸出的發電裝置。傳統油電系統下，發電機是與發動機本體分離，發電機與引擎曲軸連接、并利用其回旋動能而發電;但Toyota的FPEG則不同，由于FPEG沒有曲軸，所以活塞本體就成為了發電機，且因為沒有曲軸的機構裝置，引擎本體的體積因而縮小，構造也相對簡單許多。

而ToyotaFPEG的發電方式，則是透過安裝在活塞上的永磁磁鐵(PermanentMagnet)，以及磁鐵外側的線圈組(Coil)組成之發電系統(LinearGenerator)運行。在燃燒室的相對側，原廠將一個密閉空間填滿空氣，使其成為空氣彈簧，而這個裝置可以取代曲軸設計，讓活塞到達下死點時可以反彈、朝逆向運動，而透過活塞上的磁鐵反復在線圈組運行、交互感應，電力即由此而生。

FPEG的工作原理與兩沖程發動機工作原理相同，在活塞下行時，完成做功、并用混合氣將廢氣擠出，在活塞上行時，在活塞下部吸入新鮮空氣、并且完成壓縮沖程，到達上止點后完成噴油及點火等工作。

豐田表示，FPEG發動機在連續使用下能夠達到42%的熱功效。而在當今世界上，只有最好、最復雜、最昂貴的汽油發動機才能達到接近這個百分比的效果，而且必須是在特定的條件之下。更了不起的是FPEG發動機長度僅有60厘米，直徑也不過20厘米。這樣一個尺寸的FPEG發動機能夠產生13匹馬力的輸出功率，因此并不具備裝配普通大型車輛的條件，但足以驅動微型電動汽車行駛。而且FPEG引擎還能夠與動能回收系統等其它系統進行合作來達到更好的使用效果。

不只汽油，幾乎任何燃料都能驅動FPEG

Toyota表示，目前尚未確定FPEG實際量產的日程，但其也表示，由于FPEG沒有曲軸、全靠空氣彈簧控制，所以內燃機壓縮比可藉由空氣彈簧的體積進而自由控制，這也意謂著FPEG除了可使用汽油當作驅動燃料，氫燃料也是可行的選項之一。FPEG在未來正式進入汽車市場后，Hybrid車款的發展將擁有更多可能性，而這對消費者來說，無疑是一大利多。

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