豐田對(duì)于混合動(dòng)力可謂是相當(dāng)執(zhí)著，尤其是非插電式混合動(dòng)力。因此，哪怕是在純電動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)的研發(fā)中，這種“混動(dòng)”思維也是如影隨形。

　　如同在上一篇文章《燃效提升30%，“專寵”混動(dòng)的豐田表錯(cuò)情了么？》中提到的那樣，在向純電動(dòng)車的過渡階段，內(nèi)燃機(jī)將依然扮演重要的角色，因此，即便是壓注混動(dòng)的豐田，也并沒有放棄對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的研究。而如何讓內(nèi)燃機(jī)在純電動(dòng)車事業(yè)中繼續(xù)發(fā)光發(fā)熱也是工程師們的研究方向之一。

　　就是在這樣的指導(dǎo)思想之下，豐田的中央研究所研發(fā)出了一種新式的發(fā)電機(jī)，功率為10千瓦。這款線性發(fā)電機(jī)雖然是發(fā)電機(jī)，但是卻是在內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)上改造而成的，有一個(gè)讓人不明覺厲的名字——Free Piston Engine Linear Generator（下文簡(jiǎn)稱FPEG），自由活塞引擎線性發(fā)電機(jī)。它與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)最大的不同就是，在氣缸中加入了發(fā)電裝置。

　　豐田預(yù)計(jì)，一對(duì)10千瓦的發(fā)電機(jī)可以讓一輛B/C級(jí)的純電動(dòng)車巡航速度達(dá)到120公里/時(shí)。要知道對(duì)于純電動(dòng)車來(lái)說(shuō)，其行駛速度一直受到續(xù)航里程的限制。雖然很多電動(dòng)車的最高時(shí)速都能夠超過150公里/時(shí)，但是要想獲得最大的續(xù)航里程，這個(gè)數(shù)字也就會(huì)大打折扣。那么，豐田是怎么做到的呢？

　　其實(shí)這項(xiàng)新發(fā)明應(yīng)用的原理相當(dāng)簡(jiǎn)單，還是高中時(shí)候的物理知識(shí)——電磁感應(yīng)。

　　我們知道，傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)中，曲柄連桿機(jī)構(gòu)讓活塞在氣缸內(nèi)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，把燃料燃燒的化學(xué)能轉(zhuǎn)變成機(jī)械能進(jìn)行輸出。而在FPEG中，活塞的外部增加了一塊磁鐵，活塞的往復(fù)運(yùn)動(dòng)切割磁鐵產(chǎn)生的磁感應(yīng)線，與外部的感應(yīng)線圈產(chǎn)生電磁感應(yīng)，把活塞運(yùn)動(dòng)的動(dòng)能轉(zhuǎn)換成了電能。

　　目前，豐田中央研究院僅僅是制作了一款原型機(jī)用于實(shí)驗(yàn)。這個(gè)原型機(jī)是在一個(gè)兩沖程的氣缸基礎(chǔ)上進(jìn)行改造的，由燃燒室、線性發(fā)電機(jī)以及氣壓彈簧室組成。

氣缸結(jié)構(gòu)剖面簡(jiǎn)圖

　　在傳統(tǒng)的發(fā)動(dòng)機(jī)中，使活塞進(jìn)行循環(huán)的往復(fù)運(yùn)動(dòng)的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)在于曲柄連桿機(jī)構(gòu)。而在FPEG中，因?yàn)椴皇侵苯虞敵鰴C(jī)械能，也因?yàn)闅飧字屑尤肓舜盆F，曲柄連桿結(jié)構(gòu)就被直接取消了。磁鐵附在活塞之上，而在原本的氣缸體中，加入了感應(yīng)線圈以及嵌入氣缸套的定子，磁鐵、感應(yīng)線圈和定子共同組成了線性發(fā)電機(jī)。線性發(fā)動(dòng)機(jī)可以看成是一個(gè)永磁電機(jī)，能夠同時(shí)作為電動(dòng)機(jī)和發(fā)電機(jī)使用。

　　FPEG中最關(guān)鍵的結(jié)構(gòu)就是中空的活塞，活塞兩端的直徑不同，其中，直徑小的一端與氣缸體組成了燃燒室，直徑大的一頭與氣缸一起組成了氣壓彈簧室。從上面的剖面圖中可以看出，活塞的剖面形狀是一個(gè)W，豐田也就把這種活塞稱為W形活塞。