丰田中心研讨所近期正在开发一款自在活塞引擎线性发电机(Free Piston Engine Linear Generator，FPEG)，这款发电机最大功率20千瓦。丰田估计，一对这样的电机能够另一辆小型或紧凑等级电动车完成120公里/时的最高时速。
改款发电机包括一个两冲程焚烧室、一个线性发电机、一个气压绷簧室组成。活塞由气体焚烧时的压力推进，附在活塞上的磁铁同活塞一起运动，运动进程中与外部围住的线圈之间发生电磁感应，成功地将动能转化为电能。
丰田研讨者表明，FPEG发电机具有热功率高、摩擦阻力低、振荡较小等特性。其间选用了两项根本规划，第一项是焚烧室对置结构;第二项是一个焚烧室与一个气压绷簧室的协作结构。
FPEG的首要结构是一个W型中空活塞。活塞直径较小的一边构成焚烧室，直径较大的一侧则构成气压绷簧室。焚烧过的废气从汽缸头的排气阀中排出;新鲜空气则从气缸套的扫气孔中灌入。
活塞在运动进程中的部分动能储存在气压绷簧中，随后在往回运动时绷簧再将动能释放出来。活塞的外边际附有一块磁体，活塞运动时磁体与定子线圈发生感应磁场力。
丰田表明，这种W型的活塞有几大优势。气压绷簧室的横截面积越大，绷簧室内的紧缩温度就越低，因而热丢失也越低。坚持FPEG电机安稳继续运转的中心在于光滑、冷却以及操控逻辑。
空心活塞的内侧边际可作为滑轨进行往复运动。与活塞贴合的磁体与活塞顶部间隔很远，以防其遇到高温然后被消磁。
FPEG引擎发电机结构
为了验证这款发电机的功能，研讨者选用了一维循环模仿办法，并将其用于评价火花塞焚烧焚烧(SI)以及预混合紧缩焚烧焚烧(PCCI)中。在两种焚烧形式中，电机输出功率均可到达10%，别的后者的热功率到达42%。
研讨者还构建了一款FPEG原型，选用单向流扫气布局，以及两冲程火花塞焚烧内燃机体系作为研讨目标。塞环及汽缸衬垫均选用陶瓷涂层，这样即便在光滑缺乏的情况下，活塞也能顺畅往复滑动。提高阀则坐落水冷汽缸头内部，由液压阀总成驱动，用以操控排气阀正时。燃油直喷进程则能削减不完全焚烧碳氢排放气体的排放量。
气压绷簧室中选用调压阀完成绷簧质量可变，也就意味着气压绷簧的刚度可变，使其能够习惯不同的工况。
该线性发电机能够视作由固定线圈、磁体、铁芯定子组成的永磁电机。其间的电驱动组件则一起作为电动机与发电机效果。
研讨者规划出原型操控体系用以确保紧缩比固定，然后完成体系的安稳运转。体系的负载系数根据活塞的方位和速度可变。
这款引擎发电机中没有曲柄连杆机构，因而活塞的方位并不像传统内燃机里那样由曲轴相位角决议。为了确认活塞方位，丰田研讨者在活塞侧外表规划了多个沟槽，并在气缸体内壁上安装方位传感器。
发电机操控逻辑有必要满意以下要求：
-在车辆使用中，多个FPEG发电机需求经过水平对置布局消除运转中的振荡;活塞的振荡频率和相位有必要是可控的。
-体系中的两冲程内燃机上止点和下止点有必要得到准确操控，以确保发动机的安稳运转。
试验进程中，这款原型FPEG发电机正常运转了4小时，没有发生任何冷却和光滑缺乏引起的毛病。
试验分析师指出，焚烧正时关于FPEG引擎发电机的安稳作业也起到至关重要的效果。
在未来的作业中，该研讨小组方案改善发电体系并对履行功率进行定量分
析。
