Aj keď sa zdá, že spaľovacie motory majú svoje dni spočítané, pokiaľ ide o predlžovače dojazdu, aktuálne spaľovacie motory si stále povedia. Toyota nám predstavuje svoju najnovšiu inováciu, ktorá je stále vo vývoji.
Zatiaľ čo všetky ostatné značky používajú predlžovače dojazdu založené na konvenčných spaľovacích motoroch, Toyota sa rozhodla ísť o krok ďalej, pred konkurenciou, pokiaľ ide o predlžovače dojazdu pre jej hybridné a elektrické vozidlá.V tomto článku z rubriky Autopédia objavte všetky detaily tohto motora Toyota, ktorý neslúži na pohyb auta, ale iba na premenu paliva na elektrický prúd.
Genéza tejto architektúry
Prevzatím mechanických princípov pred takmer dvoma storočiami čerpala Toyota inšpiráciu priamo z motora s voľnými piestami: Stirlingovho motora. Motor, ktorý bol kedysi hlavným konkurentom parného stroja, by sa mohol vrátiť do centra pozornosti takmer 200 rokov po svojom objavení.
Myšlienka Toyoty však nie je v automobilovom priemysle úplne nová a vysvetlíme prečo. Počas 70. rokov a krátko po ropnej kríze – ktorá silne otriasla automobilovým sektorom – sa mnohí výrobcovia ocitli pod mimoriadnym tlakom, aby prijali riešenia, ktoré spotrebujú menej paliva.
PRIPOMÍNAJTE: Kvôli ropnej kríze v 70. rokoch to bolo Portugalsko, ktoré v roku 1974 slávnostne otvorilo majstrovstvá sveta v rely.
Práve v tom čase, v roku 1978, sa objavila jedna z najlepších úprav Stirlingovho motora pre automobilový priemysel. Opel Rekord 2100 Diesel Sedan z roku 1977 bol perfektným pokusným králikom na získanie motora Stirling P-40 z roku 1978, ktorý bol vyvinutý v bezprecedentnom strategickom partnerstve medzi americkou vesmírnou agentúrou NASA a GM (na obrázku vyššie).
Stirlingov motor P-40 mal tú výhodu, že bežal na benzín aj naftu, alebo dokonca na alkohol. Po Forde Model T z roku 1908 by to bolo druhé auto na flexibilné palivo v histórii, ktoré by mohlo jazdiť na benzín, petrolej alebo odparený etanol.
V roku 1979 prišiel rad na AMC (American Motors Corporation), aby použila rovnaký motor P-40 pre Spirit, ale výkon nikdy nepresvedčil spotrebiteľov. Projekt, ktorý síce nebol úspešný, ale stal sa precedensom vo svetovom automobilovom priemysle. Obrázok nižšie:
Späť k dnešku: Inovácia Toyoty
Po všetkých tých rokoch ide vynález Toyoty ešte o krok ďalej. Toyota sa priamo chopila konceptu, ktorý vyvinula NASA v roku 2012 ako rádioizotopového generátora, špeciálne navrhnutého na napájanie satelitov, a s celkovou hmotnosťou len 20 kg, a pokúsila sa znovu vynájsť motor s voľnými piestami ako lineárny generátor energie pre autobatérie.
Rovnako ako koncept vytvorený NASA, tento motor s voľnými piestom nemá ojnicu ani kľukový hriadeľ na prenos generovaného pohybu. Ako môžete vidieť na obrázkoch (nižšie), namiesto tradičných pohyblivých častí spaľovacieho motora máme komoru na stlačený plyn, ktorá funguje ako pružina, ktorá vracia piest do nového spaľovacieho cyklu.
Motor Toyota s voľným piestom ako lineárny generátor má tvar W, kde je piest umiestnený v strede konfigurácie W. Tento motor s voľnými piestom funguje takmer ako 2-taktný motor. Výfukové plyny sú vytláčané cez ventily v hornej časti hlavy valcov, zatiaľ čo vzduch pre nový cyklus vstupuje cez bočné sacie potrubia, pripravený na stlačenie a spojenie s priamym vstrekovaním benzínu, aby sa zapálila zmes.
Po expanzii vytvorenej vznietením zmesi pôsobí plynová komora v spodnej časti ako pružina vracajúca piest do jeho PMS (horná úvrať).
Ako však motor Toyota s voľnými piestami ako lineárny generátor dokáže vyrábať elektrický prúd?
Na vonkajšej strane motora s konfiguráciou W je magnet, zložený z neodýmu, železa a bóru, a okolo spaľovacej komory je cievka, zložená z medeného drôtu. Neustálym pohybom medzi magnetmi a cievkou vzniká elektrický prúd, ktorý sa posiela do batérie.
Trochu demystifikujúc koncept, neodým nie je absolútnou novinkou. Používa sa už dlhú dobu a dokonca sa vyrába synteticky, hoci neodým – v závislosti od jeho molekulárnej nomenklatúry – patrí medzi jeden z najvzácnejších magnetických kovov na Zemi. Táto zlúčenina, objavená v roku 1982, sa rozšírila po celom svete a takmer v celom elektronickom priemysle.
Tento typ motora od Toyoty nie je nijak zvlášť výkonný, v skutočnosti je jeho kompaktná konštrukcia úplne koncipovaná s ohľadom na efektivitu a nízku hmotnosť súpravy a produkovaný výkon sa pohybuje len na úrovni 10 kW, teda okolo 13 koní. Vyrába však viac než dosť energie, takže iba 2 súčasne pracujúce jednotky sú schopné vyprodukovať dostatok elektrického prúdu pre Toyotu Yaris alebo ekvivalent na dosiahnutie cestovnej rýchlosti na diaľnici 120 km/h.
Keďže ide stále o projekt vo vývoji, Toyota má pred uvedením tejto technológie do predaja ešte dlhú cestu. Ak na jednej strane výrobné náklady nie sú referenčnými hodnotami, stále existujú nevyriešené technické problémy, ako sú náklady na údržbu a vibrácie, čo je skutočnosť, ktorá už viedla Toyotu k tomu, aby uvažovala o použití svojho nového motora opačným spôsobom s cieľom zmierniť prenášaný hluk a vibrácie.
Charakteristiku tohto motora Toyota s voľnými piestami je tiež možné podľa potreby upravovať, pretože tlakový regulačný ventil v plynovej komore je možné nastaviť podľa tuhosti „pružinového“ efektu.
Zostaňte pri tomto videu, kde môžete vidieť tento výtvor Toyoty: