Nový lineární motor toyoty je zatím na počátku vývoje, ale mohl by být jednoduchým řešením pro prodloužení dojezdu elektromobilů. U nich se spalovací motory jako generátory používají i dnes, jenže jejich konstrukce vycházejí z běžných automobilových nebo motocyklových motorů. A to znamená, že jsou zbytečně velké a ve své podstatě neefektivní.
Lineární generátor s volným pístem by měl dosahovat stabilní účinnosti přes 42 %, je malý a oproti stávajícím spalovacím motorům mnohem jednodušší a tudíž méně náročný na údržbu. Toyota má již postavený testovací prototyp jednoválcového generátoru s výkonem 10 kW. Dva takové kousky by měly podle všeho stačit k tomu, aby udržely auto velikosti Toyoty Yaris nebo Auris na dálnici v rychlosti 120 km/h.
Princip samotného generátoru je velmi jednoduchý – speciální píst má na svých stěnách magnety, stěna válce je pak tvořena cívkou. Posuvným pohybem magnetů v cívce vzniká elektrické napětí, je to jednoduchá aplikace zákona elektromagnetické indukce. Samotné provedení takového generátoru je však trochu složitější než pokus z hodin fyziky na základní škole. I tak je však sestava jednodušší než klasický spalovací motor, generátor nemá žádný mechanický výstup a tudíž odpadá celý systém přenosu posuvné energie pístu na kola automobilu. U Toyoty jen museli vymyslet celkovou chytrou konstrukci, která umožní generátoru snadné fungování.
Základem je speciální tvar pístu – u Toyoty jej popisují jako W, jenže na rozdíl od dvojitého vé má píst strany rovné, nikoli skloněné pod úhlem. Ti, kdo znají azbuku, si tak mohou píst představit spíš jako velké písmeno Š, ovšem se silnější prostřední „nohou“, zespodu navíc provrtanou. Vnější stěny tohoto tvaru jsou pokryty již zmiňovanými magnety. Dutý střed slouží k usazení pístu na samotný válec – je tu válcový vodící trn, na který píst pasuje. Sedlo pístu sevřené stěnami válce je tak užší než spodní část. Toho mimo jiné konstruktéři u Toyoty také využívají.
Aby se totiž mohl píst po spálení paliva vrátit do své původní polohy, slouží spodní část jako plynová pružina. Její tuhost tu reguluje tlakový ventil, což umožní měnit režimy funkce generátoru dle požadavku na dodávaný výkon a přitom zachovává maximální účinnost. U Toyoty zkoušeli i konstrukci se spalovacím prostorem na obou stranách, ovšem aktuálně zvolené řešení vzešlo ze simulací jako výhodnější.
Relativně velká vzdálenost spalovacího prostoru od vnějších stěn s magnety a cívkou je výhodná i z hlediska chlazení celého kompletu – magnetům a cívkám nehrozí přehřátí a tudíž snížení jejich účinnosti. Rovněž umístění vzduchové pružiny do prostoru s větším průřezem je výhodnější, stlačovaný plyn se tolik nezahřívá a není opět nutné příliš řešit chlazení. Větší péči z hlediska chlazení a mazání tak potřebuje jenom středový trn, po kterém se píst pohybuje a který zajišťuje ideální odstup vnějších stěn od cívky.
V simulacích zkoušeli inženýři Toyoty několik způsobů spalování samotného paliva ve válci. Probíhaly především simulace se vznětovým spalováním předpřipravené směsi (PCCI – jednodušší obdoba HCCI – vznětové spalování homogenní směsi) a simulace klasického zážehového dvoutaktního spalovacího cyklu. Právě dvoutaktní princip nakonec používá i zkušební prototyp. Vyplachovací porty jsou v hlavě válce s ventily, čerstvý vzduch proudí do válce po odkrytí portů v boční stěně válce, které píst odkryje v určité části své dráhy.
Při testech prozatím prototyp zvládl běžet čtyři hodiny bez jakýchkoli potíží s chlazením nebo mazáním. A tak, i když je vývoj celé jednotky zatím na počátku, zdá se být nadějným. V praxi by měl výsledný generátor používat přinejmenším dva takové válce, ideálně umístěné proti sobě – to by totiž znamenalo při správném načasování pracovních cyklů automatické vyrušení vibrací, které vratným pohybem pístu vznikají.
