首先,咱先把一件事挑明了:可变气门正时技术,缸内直喷技术和你新车里的涡轮增压过的发动机早已不是前沿技术了。虽然如今的引擎相当繁琐,但是它的核心打从洋务运动开始那年就压根没变过,也就是:活塞推动曲轴并最终推动车轮。
虽然电力驱动的汽车明摆着就是未来,但是直到这世界上有了廉价,一千英里续航能力的电池之前,我们还是需要用来延长续航的化石燃料发动机。这玩意不用去推动车轮,只要能发电就行。最简单的办法就是把一个发电机装到一个活塞发动机上,就像宝马i3 EV上的两缸“续航器”一样。然而如果这发动机不用去推动车轮的话,它也就不用去转什么东西了。因此何尝不可去除这个中间项,直接利用活塞的往复运动来生电呢?这样的话凸轮轴和其他大多数旋转部件就都能被省略了。
丰田近期展示了一款原形引擎,工作起来就像如上描述一样,它叫做自由活塞引擎线性发电机(Free Piston Engine Linear Generator,FPEG)。“自由”(Free)意指活塞不附于曲轴,相反,当活塞在做功冲程被向下推动的时候会经过气缸内一组线圈,并产生三相交流电。FPEG工作起来很像两冲程发动机,只不过加装了燃油直喷和电控气阀,其同样也可以像柴油引擎一样工作,利用压缩,而不是火花塞,来点燃燃料。
丰田称这台机械上讲简单的发动机在持续使用时的热效率被测定达42%——只有如今最优秀,最复杂,且最昂贵的汽油引擎的热效率才能达到这个数字,而且还是仅在特定的情况下达到的。更好的是,两缸FPEG内部非常平衡,而且只有约8寸宽、2尺长,能产生15马力的功率,足以推动一台主电池耗尽的紧凑型电动汽车达到高速路限速。这就是未来。