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你造嗎？你的可變氣門正時直噴渦輪增壓發動機已經過時了！如果我告訴你，以后的發動機用不著曲軸和連桿了，而且通過活塞的往復運動就可以直接發電，你會不會覺得這是天方夜譚？但是豐田正在研發的一款自由活塞發動機線性發電機（Free Piston Engine Linear Generator），有望將這一切都變為現實。

可能一看到自由活塞發動機線性發電機這么長的名字有點暈（以下簡稱FPEG），把它拆成自由活塞發動機+線性發電機會好理解一些。那到底是發動機還是發電機？我們暫且把它算為可以發電的發動機好了。

發動機加發電機，那相信大家已經猜到了這一定跟混合動力有關。沒錯，豐田研發FPEG就是旨在為增程式電動車量身定做一款小型裝置。相比現款增程式電動車使用的發動機及發電機，FPEG將大大減小發動機的體積以及重量。

FPEG發動機，取消曲軸機構讓活塞運動更自由

其實FPEG并非一項新技術，因為早在1959年時，全球第一臺FPEG即已取得專利認證，而FPEG則是根據FPE (Free Piston Engine) 的基礎所延伸出來的裝置。

那么，FPEG發動機是什么呢？顧名思義，我們可以知道這種發動機的活塞自由度較高，但是，它又是如何讓活塞可以自由活動呢？原因就在于將曲軸以及連桿結構取消，并以一個空氣彈簧 (Air Spring)取代，活塞運動全靠燃燒室的氣體以及空氣彈簧 (Air Spring) 控制，設計者可以自己決定空氣的壓力和體積，從而讓整體設計趨于自由化。簡單來說，即是活塞運行至下死點時，會遭遇到空氣彈簧的阻擋而往回彈，活塞因而往上死點移動，到達上死點時，再藉由燃料燃燒爆炸產生的氣體推力往下死點運行，周而復始。

增程式電動車與油電混合動力汽車最大的區別就是，汽油發動機只為電池充電，而不直接參與驅動車輛。全球首臺增程式電動車雪佛蘭沃藍達（VOLT）僅僅是根據傳統的1.4L汽油發動機進行了改造。

Toyota讓FPEG擁有超高熱效率

Toyota的FPEG技術，即是建立在FPE的運作基礎下所延伸出的發電裝置。傳統油電系統下，發電機是與發動機本體分離，發電機與引擎曲軸連接、并利用其回旋動能而發電；但Toyota的FPEG則不同，由于FPEG沒有曲軸，所以活塞本體就成為了發電機，且因為沒有曲軸的機構裝置，引擎本體的體積因而縮小，構造也相對簡單許多。

而Toyota FPEG的發電方式，則是透過安裝在活塞上的永磁磁鐵 (Permanent Magnet)，以及磁鐵外側的線圈組 (Coil) 組成之發電系統 (Linear Generator) 運行。在燃燒室的相對側，原廠將一個密閉空間填滿空氣，使其成為空氣彈簧，而這個裝置可以取代曲軸設計，讓活塞到達下死點時可以反彈、朝逆向運動，而透過活塞上的磁鐵反復在線圈組運行、交互感應，電力即由此而生。

FPEG的工作原理與兩沖程發動機工作原理相同，在活塞下行時，完成做功、并用混合氣將廢氣擠出，在活塞上行時，在活塞下部吸入新鮮空氣、并且完成壓縮沖程，到達上止點后完成噴油及點火等工作。

豐田表示，FPEG發動機在連續使用下能夠達到42%的熱功效。而在當今世界上，只有最好、最復雜、最昂貴的汽油發動機才能達到接近這個百分比的效果，而且必須是在特定的條件之下。更了不起的是，一個兩缸的FPEG發動機天生就是平衡的，而且其長度僅有60厘米，直徑也不過20厘米。這樣一個尺寸的FPEG發動機能夠產生15匹馬力的輸出功率，足以驅動一臺電池耗盡的緊湊型電動汽車高速行駛。

不只汽油，幾乎任何燃料都能驅動FPEG

Toyota表示，目前尚未確定FPEG實際量產的日程，但其也表示，由于FPEG沒有曲軸、全靠空氣彈簧控制，所以內燃機壓縮比可藉由空氣彈簧的體積進而自由控制，這也意謂著FPEG除了可使用汽油當作驅動燃料，氫燃料也是可行的選項之一。FPEG在未來正式進入汽車市場后，Hybrid車款的發展將擁有更多可能性，而這對消費者來說，無疑是一大利多。