Một nhóm kỹ sư thuộc trung tâm nghiên cứu và phát triển công nghệ của Toyota (Toyota Central R&D Labs Inc.) đang tiến hành nghiên cứu và chế tạo một loại động cơ đốt trong hoàn toàn mới với tên gọi là FPEG (Free Piston Engine Linear Generator), tạm dịch là động cơ phát điện thẳng hàng với pít-tông tự do. Động cơ này có kết cấu nhỏ gọn và rất mỏng, nó chỉ có 1 pít-tông duy nhất và không có lốc máy, do đó chuyển động tịnh tiến của nó sẽ không được chuyển thành động năng quay tròn của trục khuỷu mà lại trở thành điện năng cũng cấp cho bộ pin thông qua một cơ cấu chuyển đổi đặc biệt.
Loại phương tiện di chuyển REVs (Range-Extended Vehicles) là những loại xe chạy điện có hỗ trợ thêm động cơ đốt trong để cung cấp thêm năng lượng nhằm kéo dài khoảng hoạt động của chiếc xe. Những loại xe này là sự kết hợp thông minh của 2 nguồn năng lượng: nguồn điện và năng lượng hóa thạch, chúng đang là một lĩnh vực thú vị và càng ngày càng có nhiều hãng xe chú ý tới phân khúc này. Nếu như những loại động cơ đốt trong truyền thống, ví dụ như động cơ xăng 1.4L trang bị trên mẫu Chevrolet Volt nổi tiếng, vẫn còn nhiều nhược điểm hạn chế thì loại động cơ FPEG mới của Toyota sẽ là đáp án cho vấn đề này. Chúng nhỏ hơn, nhẹ hơn, tạo ra điện năng hiệu quả hơn rất nhiều so với những cỗ máy đốt trong truyền thống.
Mô hình mặt cắt ngang của động cơ FPEG.
Theo thông tin từ Toyota, công suất tối đa của một động cơ FPEG vào khoảng 10kW (~13.4 mã lực), và với một cặp động cơ như thế này (cho công suất tối đa khoảng 26.8 mã lực), thì chúng hoàn toàn có thể cung cấp năng lượng cho những chiếc xe chạy điện cỡ B hoặc thậm chí là cỡ C với tốc độ tối đa lên đến 120km/h.
Về cơ bản, động cơ FPEG bao gồm một buồng đốt 2 thì, một cơ cấu phát điện dạng thẳng và một buồng nén khí hoạt động tương tự như chiếc lò xo. Chiếc pít-tông sẽ được đẩy tới bằng năng lượng sinh ra từ hỗn hợp xăng bị cháy, khi đó những cục nam châm gắn trên pít-tông sẽ di chuyển bên trong những cuộn dây cảm ứng từ, từ đó chúng sẽ chuyển đổi động năng thành điện năng, cuối cùng là sạc điện cho bộ pin của chiếc xe.
Thành phần chủ yếu trong loại động cơ này chính là chiếc pít-tông theo mô tả của Toyota là có hình chữ "W". Phần giữa của nó sẽ tiếp xúc với buồng đốt, phần đáy 2 bên được tiếp xúc với buồng đẩy lò xo để tạo nên chuyển động tịnh tiến của pít-tông. Hãng xe Nhật cho biết loại động cơ này có nhiều ưu điểm mà các loại động cơ đốt trong khác không có được, cụ thể là hiệu suất cao, ít tạo ra nhiệt năng hao phí, ma sát thấp, ít dao động, thiết kế gọn nhẹ, chi phí chế tạo thấp.v.v...
Trung tâm nghiên cứu và phát triển công nghệ của Toyota vừa mới trình bày ý tưởng này tại hội nghị quốc tế SEA Worl Congress 2014 diễn ra tại thành phố Detroit, Mỹ. Trong tương lai, nhóm nghiên cứu sẽ cố gắng cải tiến cơ chế chuyển đổi năng lượng của loại động cơ này và đưa ra những con số đo lường thực tế về khả năng vận hành của nó. Tuy hiện tại chỉ là một phiên bản thử nghiệm nhưng động cơ FPEG của Toyota hứa hẹn sẽ là một bước tiến mới về công nghệ động cơ trong tương lai gần, những chiếc REVs sẽ trở nên nhỏ gọn hơn, nhẹ hơn và di chuyển được quãng đường xa hơn.
