Selvom forbrændingsmotorer ser ud til at have deres dage talte, når det kommer til rækkeviddeforlængere, har de nuværende forbrændingsmotorer stadig deres indflydelse. Toyota præsenterer os for sin seneste innovation, der stadig er under udvikling.
Mens alle andre mærker bruger rækkeviddeforlængere baseret på konventionelle forbrændingsmotorer, beslutter Toyota at gå et skridt videre, foran konkurrenterne, når det kommer til rækkeviddeforlængere til deres hybrid- og elbiler.I denne artikel fra Autopédia Rubric, opdag alle detaljerne i denne Toyota-motor, der ikke bruges til at flytte bilen, men kun til at omdanne brændstof til elektrisk strøm.
Tilblivelsen af denne arkitektur
Med de mekaniske principper for næsten to århundreder siden hentede Toyota inspirationen direkte fra motoren med frit stempel: Stirling-motoren. En motor, der engang var dampmaskinens hovedkonkurrent, kunne vende tilbage til rampelyset næsten 200 år efter dens fremkomst.
Toyotas idé er dog ikke helt ny i bilindustrien, og vi vil forklare hvorfor. I løbet af 70'erne og kort efter oliekrisen – som rystede bilsektoren kraftigt – så mange producenter sig ekstremt pressede til at vedtage løsninger, der forbrugte mindre brændstof.
AT HUSK: På grund af oliekrisen i 70'erne var det Portugal, der indviede verdensmesterskabet i rally i 1974
Det var på dette tidspunkt, i 1978, at en af de bedste tilpasninger af Stirling-motoren til bilindustrien dukkede op. En 1977 Opel Rekord 2100 Diesel Sedan var det perfekte forsøgskanin til at modtage Stirling P-40-motoren fra 1978, udviklet i et hidtil uset strategisk partnerskab mellem den amerikanske rumfartsorganisation NASA og GM (billedet ovenfor).
Stirling P-40-motoren havde den fordel at køre på både benzin og diesel, eller endda på alkohol. Det ville være den 2. "flex fuel"-bil i historien efter 1908 Ford Model T, som kunne køre på benzin, petroleum eller fordampet ethanol.
I 1979 ville det være AMCs (American Motors Corporation) tur til at bruge den samme P-40-motor til Spirit, men ydelsen overbeviste aldrig forbrugerne. Et projekt, der, selvom det ikke lykkedes, satte præcedens i verdens bilindustri. Billede nedenfor:
Fra tilbage til i dag: Toyotas innovation
Efter alle disse år går Toyotas opfindelse et skridt videre. Ved at tage direkte et koncept udviklet af NASA i 2012 som en radioisotopgenerator, specielt designet til at drive satellitter, og med en totalvægt på kun 20 kg, forsøgte Toyota at genopfinde fristempelmotoren som en lineær strømgenerator til bilbatterier.
Ligesom konceptet skabt af NASA, har denne fristempelmotor ikke en plejlstang eller krumtapaksel til at overføre den genererede bevægelse. Som du kan se på billederne (nedenfor), har vi i stedet for de traditionelle bevægelige dele af en forbrændingsmotor et komprimeret gaskammer, der fungerer som en fjeder, der returnerer stemplet til en ny forbrændingscyklus.
Toyotas fristempelmotor som lineær generator har en W-form, hvor stemplet er placeret i midten af konfigurationen W. Denne fristemplede motor fungerer næsten, som var det en 2-takts motor. Udstødningsgasser udstødes gennem ventiler i toppen af topstykket, mens luften til den nye cyklus kommer ind gennem laterale indsugningsmanifolder, klar til at blive komprimeret og slutte sig til den direkte indsprøjtning af benzin, for at antænde blandingen.
Efter udvidelsen genereret af antændelse af blandingen, fungerer gaskammeret i bunden som en fjeder, der returnerer stemplet til dets PMS (øverste dødpunkt).
Men hvordan formår Toyotas fristemplede motor som lineær generator at producere elektrisk strøm?
På ydersiden af motoren med W-konfiguration er der en magnet, sammensat af neodym, jern og bor, og rundt om forbrændingskammeret er der en spole, sammensat af kobbertråd. Gennem den konstante bevægelse mellem magneterne og spolen genereres elektrisk strøm, som sendes til batteriet.
Hvis man afmystificerer konceptet lidt, er neodym ikke en absolut nyhed. Det har været brugt i lang tid og er endda fremstillet syntetisk, selvom neodym – afhængigt af dets molekylære nomenklatur – er blandt et af de sjældneste magnetiske metaller på jorden. Denne forbindelse, opdaget i 1982, har spredt sig over hele verden og i næsten hele elektronikindustrien.
Denne type motor skabt af Toyota er ikke særlig kraftfuld, faktisk er dens kompakte design fuldstændig udtænkt med henblik på effektivitet og sættets lave vægt, og den producerede effekt ligger på kun 10 kW, omkring 13 hestekræfter. Den producerer dog mere end nok energi, så kun 2 enheder, der arbejder samtidigt, er i stand til at producere nok elektrisk strøm til, at en Toyota Yaris eller tilsvarende kan nå marchhastigheder på en motorvej på 120 km/t.
Da det stadig er et projekt under udvikling, har Toyota stadig et stykke vej igen, før de kan sætte denne teknologi til salg. For hvis produktionsomkostningerne på den ene side ikke er benchmarks, er der stadig uløste tekniske problemer såsom vedligeholdelsesomkostninger og vibrationer, et faktum, der allerede har fået Toyota til at overveje brugen af sin nye motor på den modsatte måde, for at afbøde støj og vibrationer overføres.
Egenskaberne for denne Toyota-motor med frit stempel kan også ændres efter behov, da trykreguleringsventilen i gaskammeret kan justeres til stivheden af "fjeder"-effekten.
Bliv ved med denne video, hvor du kan se denne Toyota-skabelse: