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新型活塞发电发动机
- by wittx 2020-03-07
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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），热效率高达40%以上。
自由活塞发动机线性发电机（简称FPEG），分为自由活塞发动机和线性发电机。是一种由发动机驱动发电机工作，将能量存储在电池中的新型发动机，将机械能转换成电能，从而使发动机的整体能量转换效率升高的新型发动机。
发动机加发电机，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，提高总体能量转换效率。
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。
FPEG发动机将普通发动机的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，设计者可以自己确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，即是活塞运行至受力平衡点时，会遭遇到空气弹簧的阻挡而往回弹，活塞因而往上平衡点移动，到达上平衡点时，再藉由燃料燃烧爆炸产生的气体推力往下平衡点运行，不断循环。
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FPEG拥有超高熱效率
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；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，热转换效率提升！更省油！
FPEG的发电方式，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，而这个装置可以替换曲轴设计，让活塞到达下平衡点时可以反弹、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。
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
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