لا العمود المرفقي ، لا ربط قضيب؟ قامت تويوتا بتفجير الثورة الجديدة في المحرك!
هل تعلم أن محرك الشحن التوربيني ذو الحقن المباشر المتغير من الصمام غير محدث! ولا توجد أعمدة كرنك وعوارض ربط يمكن تشغيلها مباشرة بالحركة الترددية للمكبس!
FreePiston EngineLinearGenerator (المشار إليها فيما يلي باسم FPEG) ، وهو مولد خطي لمحرك مكبس حر ، تقوم تويوتا بتطويره ، من المتوقع أن يحدث هذا كله. فكر في الأمر كمحرك مكبس حر + مولد خطي. هل المحرك أو المولد؟
ببساطة ، فإن محرك FPEG يشبه مولد البنزين. في الوقت الحاضر ، تستخدم النسخة التجريبية من تويوتا تصميم أحادي الأسطوانة ، والذي يحتوي على غرفة احتراق أكبر ومكبس من محرك الوقود التقليدي. يتحرك المكبس للخلف وللأمام تحت القوة الدافعة الناتجة عن تفجير الوقود ، ولكن مهمته هذه المرة هي عدم الإخراج إلى العجلة. السلطة ، ولكن توليد الطاقة.
قامت تويوتا بتطوير FPEG لتصميم جهاز صغير للمركبة الكهربائية ذات المدى البعيد. بالمقارنة مع المحركات والمولدات المستخدمة في السيارات الكهربائية ذات المدى البعيد ، فإن FPEG ستقلل حجم المحرك ووزنه بشكل كبير.
محرك FPEG ، وإلغاء آلية كرنك لجعل حركة المكبس أكثر حرية
في الواقع ، FPEG ليست تقنية جديدة ، لأنه في وقت مبكر من عام 1959 ، حصلت FPEG الأولى في العالم على شهادة براءة اختراع ، ويستند FPEG على أساس FPE (FreePistonEngine).
إذن ، ما هو محرك FPEG؟ كما يوحي الاسم ، يمكننا أن نعرف أن مكبس هذا المحرك لديه درجة أعلى من الحرية ، ولكن كيف يسمح للمكبس بالتحرك بحرية؟ والسبب هو إلغاء العمود المرفقي وبنية قضبان التوصيل ، وبدلاً من الينابيع الهوائية (AirSpring) ، يتم التحكم في حركة المكبس من خلال الغاز في غرفة الاحتراق والتحكم في الهواء (AirSpring) ، يمكن للمصمم تحديد الضغط و حجم الهواء ، بحيث يميل إلى التصميم العام ليتم تحريرها. بكل بساطة ، عندما يركض المكبس إلى مركز القاع الميت ، فإنه سيواجه انسداد الربيع الهوائي والارتداد ، وسوف ينتقل المكبس إلى أعلى مركز ميت. عندما تصل إلى مركز الموتى الأعلى ، سيتم توليد قوة الدفع الغازية الناتجة عن انفجار احتراق الوقود. ركض إلى أسفل الموتى ، وابدأ من جديد.
أكبر الفرق بين السيارة الكهربائية ذات المدى البعيد والمركبة الكهربائية الهجينة هو أن محرك البنزين يشحن البطارية فقط ولا يشارك مباشرة في قيادة السيارة. تم تعديل السيارة الكهربائية الأولى ذات المدى البعيد ، شفروليه فولت (VOLT) ، فقط إلى محرك البنزين التقليدي سعة 1.4 لتر.
تعطي تويوتا FPEG كفاءة حرارية فائقة
تكنولوجيا FPEG من تويوتا هي وحدة توليد الطاقة تعتمد على تشغيل FPE. في ظل نظام الزيت والكهرباء التقليدي ، يتم فصل المولد عن جسم المحرك ، ويتم توصيل المولد إلى العمود المرفقي للمحرك ويستخدم طاقة الدوران الجيروسكوبي لتوليد الكهرباء. ومع ذلك ، فإن سيارة FPEG من تويوتا مختلفة. بما أن FPEG لا تحتوي على عمود مرفقي ، فإن جسم المكبس يصبح مولدًا. ولأنه لا يوجد أي آلية آلية للعمود المرفقي ، يتم تقليل حجم جسم المحرك ، والبناء بسيط نسبيا.
يتم تشغيل طريقة توليد الطاقة من تويوتا FPEG بواسطة مغناطيس دائم (PermanentMagnet) مثبت على المكبس ومولد لولب (Coil) خارج المغناطيس. على الجانب الآخر من غرفة الاحتراق ، يملأ المصنع الأصلي مساحة ضيقة مع الهواء لجعله ينبوع الهواء. هذا الجهاز يمكن أن يحل محل تصميم العمود المرفقي ، مما يسمح للمكبس بالارتداد والانتقال إلى الوراء عندما يصل إلى مركز القاع الميت. يتم تشغيل المغناطيسات بشكل متكرر في مجموعة الملفات وتتفاعل مع بعضها البعض ، ويتم توليد الكهرباء.
مبدأ العمل من FPEG هو نفسه من محرك الشوطين. عندما ينزل المكبس ، يتم الانتهاء من العمل ، ويتم استخدام غاز العادم لقذف غاز العادم. عندما يكون المكبس يصعد ، يتم امتصاص الهواء النقي في الجزء السفلي من المكبس ، ويتم إكمال ضغط الضغط ، ويتم الوصول إلى المركز الميت الأعلى. استكمال العمل الحقن والاشتعال.
وقالت تويوتا إن محرك FPEG يمكن أن يحقق 42٪ من الكفاءة الحرارية تحت الاستخدام المتواصل. في عالم اليوم ، يمكن فقط لمحركات البنزين الأفضل والأكثر تعقيدا والأغلى تحقيق هذه النسبة المئوية من التأثير ، ويجب أن تكون في ظل ظروف معينة. ما هو أكثر من رائع هو أن محرك FPEG يبلغ طوله 60 سم فقط وقطره 20 سم. يمكن لمحرك FPEG هذا الحجم أن ينتج 13 قوة حصانية ، لذلك ليس لديه شروط لتجميع سيارة كبيرة كبيرة ، ولكنه يكفي لقيادة سيارة كهربائية مصغرة. ويمكن لمحرك FPEG أيضًا العمل مع أنظمة أخرى مثل أنظمة استرداد الطاقة الحركية لتحقيق نتائج أفضل.
ليس فقط البنزين ، ويمكن لأي وقود تقريبا محرك FPEG
قالت شركة تويوتا إن جدول الإنتاج الفعلي لـ FPEG لم يتحدد بعد ، ولكنه يشير أيضًا إلى أنه بما أن FPEG لا يحتوي على عمود مرفقي ويتم التحكم فيه بواسطة الينابيع الهوائية ، فإن نسبة الضغط لمحرك الاحتراق الداخلي يمكن التحكم فيها بحرية من خلال حجم الهواء الربيع ، وهو ما يعني FPEG. بالإضافة إلى استخدام البنزين كوقود للقيادة ، فإن وقود الهيدروجين هو أيضًا خيار قابل للتطبيق. بعد أن تدخل شركة FPEG سوق السيارات في المستقبل ، فإن تطوير النماذج الهجينة سيكون لديه المزيد من الإمكانيات ، وهذا بلا شك يمثل ربحًا كبيرًا للمستهلكين.
