自由活塞发动机的原理、结构及其特点应用分析
 丰田公司在2014年底特律汽车工程国际研讨会上提出了自由活塞发动机线性发电机（Free Piston Engine Linear Generator，FPEG）的设想，并于近期展示了原型机。

丰田公司表示，该自由活塞发动机热效率可高达42%，比目前汽油机平均热效率高25-30%；其长度仅有60 cm，直径不超过20 cm，有效输出功率可达11 kW。

自由活塞发动机具有体积小、重量轻和热效率高的特点，具有在增程式电动汽车上应用的潜力，受到新能源汽车企业的广泛关注。

自由活塞增程式电动汽车的结构示意如下图所示。

因此，本文将以自由活塞发动机为主题进行讨论，介绍自由活塞发动机的基本原理、特点及其应用难点问题。

 自由活塞发动机基本原理
 自由活塞发动机只有直线运动部件，没有曲轴或其它旋转部件，结构更加简单，制造成本低，几乎可免维护运行。

由于活塞没有曲柄连杆机构的约束，其上、下止点位置是可变的，因此称为“自由活塞”。

其工作过程如下图所示。

自由活塞发动机可以理解为二种程发动机去掉连杆和曲轴，活塞不与任何机构相连，其工作过程与二冲程发动机工作过程基本相同，在活塞上行时，完成压缩、喷油以及点火或像柴油机一样压缩着火；在活塞下行时，则完成了做功以及换气的工作；自由活塞发动机没有传统发动机的飞轮结构，为了让活塞能够进行进气-压缩冲程，活塞的另一端通需要设计特殊的回复装。