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尽管现代的发动机性能较以往大幅提升，活塞式发动机的核心要素从未改变——活塞推动连杆，带动曲柄轴，最终为车轮提供驱动力。然而最近丰田不走寻常路，他们展示了一款发动机原型机（prototype engine），并为其取名为自由活塞发动机线性发电机（Free Piston Engine Linear Generator，FPEG）。 丰田探索FPEG的原因很简单：电驱动很可能是未来汽车的发展方向。那么，应对电动化的解决方案就是：为活塞式发动机搭配一款发电机。宝马的i3电动车就实现了这一点，其搭载了双缸增程器（two-cylinder range extender），可以带动发电机为电池组充电。丰田的工程师们更进一步考虑，为何不直接把发动机和发电机整合在一起，利用活塞的往复运动来发电呢？ 探索的结果就是这套FPEG。相比传统的内燃机，FPEG去除了连杆、曲柄及大部分旋转部件（rotating parts）。Free Piston Engine Linear Generator，当中的“Free”指的是活塞不再依附于曲轴，在动力冲程期间，膨胀的气体对活塞施加向下的作用力；而活塞通过气缸内的绕组时，切割磁感线，产生三相交流电。FPEG以两个冲程为一个循环，带缸内直喷，类似柴油发动机那样压缩引燃燃油气混合物（fuel mixture），因而火花塞也被简化掉。 丰田表示，该款发动机的机械结构简单，在连续使用的情况下，其热效能值（thermal-efficiency rating）为42%。目前，只有性能最佳、结构设计最复杂、价格最为昂贵的汽油发动机，其热能效值能接近该数值，前提是必须在特定环境条件下才能实现。更赞的是，双缸FPEG的性能十分均衡，其周长、长度分别为8英寸和2英尺，动力输出或将达到15马力，在主驱动电池电量耗尽后，使其能够维持紧凑型电动车在高速路上的行驶。FPEG很有可能发展成为未来汽车动力的新趋势。 |
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