Meskipun mesin pembakaran internal tampaknya memiliki nomor hari-hari mereka, ketika datang ke range extender, mesin pembakaran saat ini masih memiliki suara. Toyota mempersembahkan inovasi terbarunya yang masih dalam pengembangan.
Sementara semua merek lain menggunakan range extender berdasarkan mesin pembakaran internal konvensional, Toyota memutuskan untuk melangkah lebih jauh, di depan persaingan ketika datang ke range extender untuk kendaraan hibrida dan listriknya.Dalam artikel dari Rubrik Autopédia ini, temukan semua detail mesin Toyota ini yang tidak digunakan untuk menggerakkan mobil, tetapi hanya untuk mengubah bahan bakar menjadi arus listrik.
Asal usul arsitektur ini
Mengambil prinsip mekanis dengan hampir dua abad yang lalu, Toyota mendapat inspirasi langsung dari mesin piston bebas: mesin Stirling. Sebuah mesin yang pernah menjadi pesaing utama mesin uap, bisa kembali menjadi sorotan hampir 200 tahun setelah kemunculannya.
Ide Toyota, bagaimanapun, tidak sepenuhnya baru dalam industri mobil dan kami akan menjelaskan alasannya. Selama tahun 70-an dan tak lama setelah krisis minyak – yang sangat mengguncang sektor otomotif – banyak pabrikan mendapati diri mereka sangat tertekan untuk mengadopsi solusi yang mengkonsumsi lebih sedikit bahan bakar.
UNTUK DIINGAT: Karena krisis minyak tahun 70-an, Portugal yang meresmikan Kejuaraan Reli Dunia 1974
Pada saat inilah, pada tahun 1978, salah satu adaptasi terbaik dari mesin Stirling untuk industri otomotif muncul. Sebuah Opel Rekord 2100 Diesel Sedan 1977 adalah kelinci percobaan yang sempurna untuk menerima mesin Stirling P-40 1978, yang dikembangkan dalam kemitraan strategis yang belum pernah terjadi sebelumnya antara badan antariksa AS NASA dan GM (gambar di atas).
Mesin Stirling P-40 memiliki keuntungan berjalan pada Bensin dan Diesel, atau bahkan pada alkohol. Ini akan menjadi mobil "bahan bakar fleksibel" ke-2 dalam sejarah setelah Ford Model T 1908, yang dapat menggunakan bensin, minyak tanah, atau etanol yang diuapkan.
Pada tahun 1979 giliran AMC (American Motors Corporation) untuk menggunakan mesin P-40 yang sama untuk Spirit, tetapi kinerjanya tidak pernah meyakinkan konsumen. Sebuah proyek yang, meski tidak berhasil, menjadi preseden dalam industri otomotif dunia. Gambar di bawah ini:
Dari Kembali ke Hari Ini: Inovasi Toyota
Setelah bertahun-tahun, penemuan Toyota melangkah lebih jauh. Mengambil langsung konsep yang dikembangkan oleh NASA pada tahun 2012 sebagai generator radioisotop, yang dirancang khusus untuk menggerakkan satelit, dan dengan berat total hanya 20kg, Toyota mencoba menemukan kembali mesin free-piston sebagai generator daya linier untuk baterai mobil .
Seperti konsep yang dibuat oleh NASA, mesin free-piston ini tidak memiliki connecting rod atau crankshaft untuk mentransmisikan gerakan yang dihasilkan. Seperti yang Anda lihat pada gambar (di bawah), alih-alih bagian yang bergerak tradisional dari mesin pembakaran internal, kami memiliki ruang gas terkompresi, yang bertindak sebagai pegas, mengembalikan piston ke siklus pembakaran baru.
Mesin free-piston Toyota sebagai generator linier memiliki bentuk W, di mana piston diposisikan di tengah dengan konfigurasi W. Mesin free-piston ini beroperasi hampir seperti mesin 2-tak. Gas buang dikeluarkan melalui katup di bagian atas kepala silinder, sedangkan udara untuk siklus baru masuk melalui intake manifold lateral, siap untuk dikompresi dan bergabung dengan injeksi langsung bensin, untuk menyalakan campuran.
Setelah pemuaian yang dihasilkan oleh pengapian campuran, kamar gas di bagian bawah bertindak sebagai pegas yang mengembalikan piston ke PMS (pusat mati atas).
Tapi bagaimana mesin free-piston Toyota sebagai generator linier mampu menghasilkan arus listrik?
Pada bagian luar mesin dengan konfigurasi W terdapat magnet yang tersusun dari neodymium, besi dan boron, dan di sekitar ruang bakar terdapat kumparan yang tersusun dari kawat tembaga. Melalui gerakan konstan antara magnet dan koil, arus listrik dihasilkan, yang dikirim ke baterai.
Sedikit mengungkap konsep, neodymium bukanlah hal baru yang mutlak. Ini telah digunakan untuk waktu yang lama dan bahkan diproduksi secara sintetis, meskipun neodymium – tergantung pada nomenklatur molekulnya – adalah salah satu logam magnetik paling langka di bumi. Senyawa ini, ditemukan pada tahun 1982, telah berkembang biak di seluruh dunia dan di hampir seluruh industri elektronik.
Jenis mesin yang dibuat oleh Toyota ini tidak terlalu bertenaga, bahkan desainnya yang ringkas dirancang sepenuhnya untuk efisiensi dan bobot perangkat yang rendah, dan tenaga yang dihasilkan hanya 10kW, sekitar 13 tenaga kuda. Namun menghasilkan energi yang lebih dari cukup sehingga hanya 2 unit yang bekerja secara bersamaan mampu menghasilkan arus listrik yang cukup untuk sebuah Toyota Yaris atau setara untuk mencapai kecepatan jelajah di jalan raya 120km/jam.
Karena masih dalam pengembangan, Toyota masih memiliki jalan panjang sebelum dapat menjual teknologi ini. Karena jika di satu sisi biaya produksi bukan tolak ukur, masih ada masalah teknis yang belum terselesaikan seperti biaya perawatan dan getaran, fakta yang telah membuat Toyota mempertimbangkan penggunaan mesin barunya secara sebaliknya, untuk mengurangi kebisingan dan getaran yang ditransmisikan.
Karakteristik mesin toyota free-piston ini juga dapat dimodifikasi sesuai kebutuhan, karena katup pengatur tekanan di ruang gas dapat disesuaikan dengan kekakuan efek “pegas”.
Tetap dengan video ini, di mana Anda dapat melihat kreasi Toyota ini: