Mặc dù động cơ đốt trong dường như có số ngày của chúng, nhưng khi nói đến bộ mở rộng phạm vi, động cơ đốt trong hiện tại vẫn có tiếng nói của chúng. Toyota giới thiệu cho chúng ta sự cải tiến mới nhất vẫn đang được phát triển.
Trong khi tất cả các thương hiệu khác sử dụng bộ mở rộng phạm vi dựa trên động cơ đốt trong thông thường, Toyota quyết định đi một bước xa hơn, đi trước đối thủ khi nói đến bộ mở rộng phạm vi cho xe hybrid và xe điện của mình.Trong bài viết này từ Autopédia Rubric, hãy khám phá tất cả các chi tiết của động cơ Toyota này không được sử dụng để di chuyển xe, mà chỉ để biến nhiên liệu thành dòng điện.
Nguồn gốc của kiến trúc này
Lấy nguyên tắc cơ học từ gần hai thế kỷ trước, Toyota đã lấy cảm hứng trực tiếp từ động cơ piston tự do: động cơ Stirling. Một động cơ từng là đối thủ chính của động cơ hơi nước, có thể trở lại tiêu điểm gần 200 năm sau khi xuất hiện.
Tuy nhiên, ý tưởng của Toyota không hoàn toàn mới trong ngành công nghiệp xe hơi và chúng tôi sẽ giải thích lý do tại sao. Trong suốt những năm 70 và ngay sau cuộc khủng hoảng dầu mỏ - vốn làm rung chuyển mạnh ngành ô tô - nhiều nhà sản xuất nhận thấy mình cực kỳ áp lực trong việc áp dụng các giải pháp tiêu thụ ít nhiên liệu hơn.
LƯU Ý: Do cuộc khủng hoảng dầu mỏ vào những năm 70, chính Bồ Đào Nha đã tổ chức Giải vô địch đua xe thế giới năm 1974
Vào thời điểm này, năm 1978, một trong những sự thích nghi tốt nhất của động cơ Stirling với ngành công nghiệp ô tô đã xuất hiện. Một chiếc Sedan Diesel Opel Rekord 2100 1977 là con lợn guinea hoàn hảo để nhận động cơ Stirling P-40 năm 1978, được phát triển trong mối quan hệ đối tác chiến lược chưa từng có giữa cơ quan vũ trụ Hoa Kỳ NASA và GM (hình trên).
Động cơ Stirling P-40 có ưu điểm là chạy bằng cả Xăng và Diesel, hoặc thậm chí chạy bằng cồn. Đây sẽ là chiếc xe "nhiên liệu linh hoạt" thứ 2 trong lịch sử sau Ford Model T năm 1908, có thể chạy bằng xăng, dầu hỏa hoặc etanol hóa hơi.
Năm 1979, đến lượt AMC (American Motors Corporation) sử dụng động cơ P-40 tương tự cho Spirit, nhưng hiệu suất chưa bao giờ thuyết phục được người tiêu dùng. Một dự án tuy không thành công nhưng đã tạo tiền lệ trong ngành ô tô thế giới. Hình ảnh bên dưới:
Từ trở lại đến hôm nay: Sự đổi mới của Toyota
Sau ngần ấy năm, phát minh của Toyota tiến thêm một bước nữa. Lấy ý tưởng trực tiếp do NASA phát triển vào năm 2012 như một máy phát đồng vị phóng xạ, được thiết kế đặc biệt để cung cấp năng lượng cho các vệ tinh và với tổng trọng lượng chỉ 20kg, Toyota đã cố gắng phát minh lại động cơ piston tự do như một máy phát điện tuyến tính cho pin ô tô.
Giống như khái niệm do NASA tạo ra, động cơ piston tự do này không có thanh kết nối hoặc trục khuỷu để truyền chuyển động được tạo ra. Như bạn có thể thấy trong các hình ảnh (bên dưới), thay vì các bộ phận chuyển động truyền thống của động cơ đốt trong, chúng ta có một buồng khí nén, đóng vai trò như một lò xo, đưa piston trở lại một chu trình đốt cháy mới.
Động cơ pít-tông tự do của Toyota như một máy phát điện tuyến tính có hình chữ W, trong đó pít-tông được đặt ở trung tâm của cấu hình W. Động cơ pít-tông tự do này hoạt động gần giống như động cơ 2 thì. Khí thải được đẩy ra ngoài qua các van ở phía trên đầu xi-lanh, trong khi không khí cho chu trình mới đi vào qua các đường ống nạp bên, sẵn sàng được nén và tham gia vào quá trình phun xăng trực tiếp, để đốt cháy hỗn hợp.
Sau khi giãn nở tạo ra bởi quá trình đốt cháy hỗn hợp, buồng khí ở phía dưới hoạt động như một lò xo đưa piston trở lại PMS (tâm chết trên) của nó.
Nhưng làm thế nào để động cơ pít-tông tự do của Toyota như một máy phát điện tuyến tính quản lý để tạo ra dòng điện?
Ở bên ngoài động cơ có cấu hình W, có một nam châm, bao gồm neodymium, sắt và bo, và xung quanh buồng đốt có một cuộn dây, cấu tạo bởi dây đồng. Thông qua chuyển động liên tục giữa nam châm và cuộn dây, dòng điện được tạo ra, dòng điện này được gửi đến pin.
Làm sáng tỏ khái niệm một chút, neodymium không phải là một tính mới tuyệt đối. Nó đã được sử dụng trong một thời gian dài và thậm chí còn được sản xuất tổng hợp, mặc dù neodymium - tùy thuộc vào danh pháp phân tử của nó - là một trong những kim loại từ tính hiếm nhất trên trái đất. Hợp chất này, được phát hiện vào năm 1982, đã phổ biến trên khắp thế giới và trong hầu hết các ngành công nghiệp điện tử.
Loại động cơ do Toyota tạo ra này không đặc biệt mạnh mẽ, trên thực tế, thiết kế nhỏ gọn của nó được hình thành hoàn toàn nhằm hướng tới hiệu quả và trọng lượng thấp của bộ máy, và công suất sản sinh ra chỉ ở mức 10kW, khoảng 13 mã lực. Tuy nhiên, nó tạo ra quá nhiều năng lượng để chỉ cần 2 đơn vị hoạt động đồng thời là có thể tạo ra dòng điện đủ cho Toyota Yaris hoặc tương đương để đạt tốc độ di chuyển trên đường cao tốc 120km / h.
Vì đây vẫn là một dự án đang được phát triển, Toyota vẫn còn một chặng đường dài trước khi có thể đưa công nghệ này ra bán. Vì nếu một mặt chi phí sản xuất không phải là tiêu chuẩn, thì vẫn còn những vấn đề kỹ thuật chưa được giải quyết như chi phí bảo dưỡng và độ rung, một thực tế đã khiến Toyota phải xem xét việc sử dụng động cơ mới của mình theo cách ngược lại, nhằm giảm thiểu tiếng ồn và rung động truyền qua.
Các đặc tính của động cơ Toyota piston tự do này cũng có thể được sửa đổi, khi cần thiết, vì van điều chỉnh áp suất trong buồng khí có thể được điều chỉnh theo độ cứng của hiệu ứng "lò xo".
Hãy theo dõi video này, nơi bạn có thể thấy sự sáng tạo của Toyota này: