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Realization of a Novel Free-Piston Engine Generator for Hybrid-Electric Vehicle Applications
Energy & Fuels ( IF 5.2 ) Pub Date : 2020-09-07 , DOI: 10.1021/acs.energyfuels.0c01647 Andrew Smallbone 1 , Mohd Razali Hanipah 1, 2 , Boru Jia 1, 3 , Tim Scott 4 , Jonathan Heslop 1 , Ben Towell 5 , Christopher Lawrence 1, 5 , Sumit Roy 1 , K. V. Shivaprasad 1 , Antony Paul Roskilly 1
Energy & Fuels ( IF 5.2 ) Pub Date : 2020-09-07 , DOI: 10.1021/acs.energyfuels.0c01647 Andrew Smallbone 1 , Mohd Razali Hanipah 1, 2 , Boru Jia 1, 3 , Tim Scott 4 , Jonathan Heslop 1 , Ben Towell 5 , Christopher Lawrence 1, 5 , Sumit Roy 1 , K. V. Shivaprasad 1 , Antony Paul Roskilly 1
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Free-piston engine generators (FPEGs) have huge potential to be the principal energy conversion device for generating electricity from fuel as part of a hybrid-electric vehicle (EV) powertrain system. The principal advantages lay in the fact that they are theoretically more efficient, more compact, and more lightweight compared to other competing EV hybrid and range-extender solutions (internal combustion engines, rotary engines, fuel cells, etc.). However, this potential has yet to be realized. This article details a novel dual-piston FPEG configuration and presents the full layout of a system and provides technical evidence of a commercial FPEG system’s likely size and weight. The work also presents the first results obtained from a project which set-out to realize an operational FPEG system in hardware through the development and testing of a flexible prototype test platform. The work presents the performance and control system characteristics, for a first of a kind system; these show great technical potential with stable and repeatable combustion events achieved with around 700 W per cylinder and 26% indicated efficiency.
中文翻译：
新型混合动力电动汽车用自由活塞发动机发电机的实现
自由活塞式发动机发电机（FPEG）具有巨大的潜力，将成为混合动力汽车（EV）动力总成系统的一部分，用于从燃料发电的主要能量转换装置。主要优势在于，与其他竞争性EV混合动力和增程器解决方案（内燃机，旋转式发动机，燃料电池等）相比，它们在理论上更加高效，紧凑和轻便。但是，这种潜力尚未实现。本文详细介绍了新颖的双活塞FPEG配置，并介绍了系统的完整布局，并提供了商用FPEG系统可能的尺寸和重量的技术证据。该工作还展示了从一个项目中获得的第一个结果，该结果着手通过开发和测试灵活的原型测试平台来在硬件中实现可操作的FPEG系统。这项工作展示了第一种系统的性能和控制系统特征；这些具有稳定和可重复燃烧事件的巨大技术潜力，每个气缸约700 W，指示效率为26％。
更新日期：2020-10-16
中文翻译：
新型混合动力电动汽车用自由活塞发动机发电机的实现
自由活塞式发动机发电机（FPEG）具有巨大的潜力，将成为混合动力汽车（EV）动力总成系统的一部分，用于从燃料发电的主要能量转换装置。主要优势在于，与其他竞争性EV混合动力和增程器解决方案（内燃机，旋转式发动机，燃料电池等）相比，它们在理论上更加高效，紧凑和轻便。但是，这种潜力尚未实现。本文详细介绍了新颖的双活塞FPEG配置，并介绍了系统的完整布局，并提供了商用FPEG系统可能的尺寸和重量的技术证据。该工作还展示了从一个项目中获得的第一个结果，该结果着手通过开发和测试灵活的原型测试平台来在硬件中实现可操作的FPEG系统。这项工作展示了第一种系统的性能和控制系统特征；这些具有稳定和可重复燃烧事件的巨大技术潜力，每个气缸约700 W，指示效率为26％。
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