Toyotin linearni generator - nova rešitev za podaljšan doseg električnih vozil

Ekipa strokovnjakov Toyota Central R&D Labs Inc. razvija prototip 10-kilovatnega linearnega generatorja s prosto gibljivim batom (FPEG) kompaktne gradnje, visoke učinkovitosti in fleksibilnosti glede uporabe vrste goriva. Po njihovem mnenju bi par (20 kW) zadoščal električnemu vozilu B ali C segmenta vožnjo do hitrosti 120 km/h. Ekipa je svoje izsledke predstavila na svetovnem kongresu SAE 2014 meseca aprila v Detroitu.

Koncept električnih vozil s podaljšanim dosegom je zanimiv način spajanja pogonskih alternativ, ki ohranja prednosti električnega vozila, in obenem omogoča učinkovito mobilnost tudi ob prazni bateriji. Toyotin koncept linearnega generatorja s prosto gibljivim batom (FPEG) predstavlja inovativno možnost, kjer je namesto konvencionalnega motorja vgrajena manjša, lažja in bolj učinkovita enota.

FPEG sestavljajo zgorevalna komora, linearni generator in plinska komora, ki deluje kot plinska vzmet. Eksplozija mešanice goriva in zraka v zgorevalnem prostoru premakne bat, magneti, pritrjeni na bat, pa se premikajo ob linearni tuljavi in s tem spreminjajo kinetično v električno energijo. Manjši del kinetične energije se porabi za stiskanje plina v plinski komori (plinske vzmeti), ki nato pomakne bat v izhodiščni položaj. Glavna značilnost Toyotinega FPEG je votel krožen stopničast bat, ki v prerezu spominja na črko W. Stran z manjšim premerom bata predstavlja zgorevalno komoro, stran z večjim premerom pa plinsko vzmetno komoro.

Toyotini raziskovalci ugotavljajo, da so FPEG-ji zanimivi zaradi svojih lastnosti, med katere spada termična učinkovitost, nizko trenje in nizke vibracije. V dosedanjih raziskavah sta se izoblikovala dva osnovna pristopa k oblikovanju: Pri prvem gre za zrcalno nameščen par batov in zgorevalnih komor, pri drugi pa za eno zgorevalno in eno plinsko vzmetno komoro. Za slednjega so se odločili tudi pri Toyoti na podlagi opravljenih numeričnih simulacij in preizkusov. Zrak vstopa v zgorevalni prostor skozi stranske sesalne odprtine, zgorela zmes pa zapusti zgorevalni prostor skozi izpušni ventil nameščen v glavi valja. 

Del kinetične energije bata se shrani znotraj plinske vzmeti in se sprosti ob povratnem hodu na stran zgorevalne komore. Na zunanjem obodu bata je magnet, ki se giblje znotraj statične tuljave. Pomični magnet in statična tuljava tvorita linearno komponento generatorja FPEG.

»W« oblika bata ima po mnenju Toyote več prednosti:

• Večja površina plinske vzmetne komore omogoča boljše odvajanje toplote in s tem manjše toplotne izgube.
• Votel bat je nataknjen na mirujoč trn skozi katerega v vmesni prostor dovajamo olje za hlajenje in mazanje. Primerno hlajenje in mazanje sta ključna vzdržljivost takšnega pogona.
• Notranji obod votlega bata služi tudi kot drsna ploskev, kar omogoča enakomerno natančno linearno pomikanje gibljivega dela, minimalno zračnost med magnetom in tuljavo in s tem veliko učinkovitost generatorja-
• Magnet je nameščen daleč od vrha bata, kar preprečuje njegovo razmagnetenje zaradi pregrevanja.

Po sporočilu za jaavnost povzel: Aleksander Praper