پیشرانههای دوزمانه تقریبا منقرض شدهاند؛ اما Achates Power از پیشرانه پیستون متقابل دو زمانهای در وانت فورد F-150 استفاده کرده است که علاوه بر کارایی بیشتر، آلایندگی کمتری دارد.
به نظر نمیرسد استفاده از طرحهای قدیمی در دنیای مدرن کنونی خیلی بهصرفه و معقول باشد، اما شرکت آمریکایی Achates Power با نسخه بازطراحیشده از مدل مفهومی پیشرانه احتراقی این کار را انجام میدهد. به گزارش اتوکار، پیشرانه پیستون متقابل (OPE) این شرکت، میتواند در دنیای مدرن کنونی خودرو حرفی برای گفتن داشته باشد.
پیشرانه پیستون متقابل بهجای یک میللنگ منفرد که توسط پیستونهای رفت و برگشتی در سیلندرهای خود گردانده میشود، دارای دو میللنگ است که توسط چرخدنده به یکدیگر متصل شده و دو پیستون در هر سیلندر روبهروی یکدیگر هستند. هنگامی که دو پیستون به سمت هم حرکت کرده و روبهروی یکدیگر قرار میگیرند، سوخت بین دو پیستون پاشیده شده و جرقه زده میشود. با مشتعل شدن سوخت، پیستونها به سمت بیرون حرکت کرده و در نتیجه میللنگها چرخانده میشوند.
شرکت Achates چند نسخه دیزلی و بنزینی از پیشرانه پیستون متقابل خود دارد که برای هر چیزی از خودروهای شخصی گرفته تا وسایل نقلیه نظامی طراحی شده است.
نسخه بنزینی که هماکنون مراحل آزمایش خود را در وانت فورد F-150 میگذراند، پیشرانه ۲/۷ لیتری سه سیلندر است که ۲۷۰ اسببخار قدرت و ۶۵۰ نیوتنمتر گشتاور تولید میکند. با وجود سوختن بنزین، این پیشرانه از سیستم احتراق تراکمی بنزین (GCI) بهره میبرد؛ به این معنی که با تراکم مخلوط سوخت و هوا همراهبا گازهای خروجی داغ باقیمانده که بهعمد در سیلندرها گیر افتادهاند، مخلوط سوخت و هوا داغ شده و همین باعث اشتعال سوخت میشود. در پیشرانه پیستون متقابل همانند مدلهای دیزلی معمولی، هیچگونه شمع و سیستم جرقهزنی وجود ندارد. سوخت بهطور مستقیم در بالای دو پیستون تزریق نخواهد شد، بلکه بهصورت مماس بین آنها تزریق میشود.
هوا از طریق درگاههای موجود در سیلندرها وارد پیشرانه میشود و گازهای خروجی از طریق مجموعه دیگری از درگاهها به همان شکل، شبیه حالت معمول در پیشرانههای دو زمانه، خارج خواهد شد. هوا توسط ترکیبی از سوپرشارژر و توربوشارژ با هندسه متغیر به داخل سیلندرها تزریق میشود. سیستم هوارسانی نهتنها سیلندرها را با هوا پر میکند، بلکه گازهای خروجی را نیز بهطور دقیق و کنترلشده به خارج میفرستد. این رویکرد بدان معنا است که پیشرانه OPE برای انتقال گازها به داخل و خارج سیلندرها مانند پمپ عمل نمیکند؛ زیرا چنین کاری باعث کاهش تلفات پمپاژ و صرفهجویی در مصرف انرژی میشود. درحالیکه پیشرانههای احتراق داخلی متداول بخشی از انرژی تولیدی خود را صرف پمپاژ مخلوط سوخت و هوا به داخل و تخلیه گازهای خروجی به بیرون میکنند.
از جمله مزایای پیشرانه OPE میتوان به آلایندگی کم (به لطف سیستم احتراقی GCI) و ساخت سادهتر و ارزانتر پیشرانه نسبت به نمونههای معمولی اشاره کرد؛ زیرا سرسیلندر و مجموعه سوپاپها در این طرح حذف میشوند و دیگر نیازی به آنها نیست.
حذف سرسیلندر عاملی است که باعث کاهش مساحت سطح نسبت به حجم پیشرانه و کاهش تلفات حرارتی میشود، در نتیجه انرژی بیشتری از احتراق به انرژی مکانیکی تبدیل میشود (بازده حرارتی بالا). در واقع، هنگام آزمایش کارایی نسخه GCI پیشرانه به سطوح پایین CO2 پیشرانه دیزل نزدیک شد.
پیشرانههای دو زمانه بهطور سنتی با مخلوط کردن روغن با بنزین روغنکاری میشوند که طبق استانداردهای مدرن کابوسی برای انتشار آلایندگی است و روغنکاری کاملا زیانآور نامگذاری میشود؛ اما پیشرانه پیستون متقابل Achates مانند پیشرانه خودروهای متداول بهصورت جداگانه روغنکاری میشود، بنابراین مشکلی در این زمینه وجود ندارد. زیبایی چرخه دو زمانه این است که نسبت به مدل مشابه چهارزمانه انرژی تولیدی بیشتری دارد، زیرا دو برابر بیشتر احتراق انجام میدهد (بهجای اینکه در هر چرخه یکبار کار انجام دهد، با هر بار رفتوبرگشت یک فرایند کار انجام میشود) بنابراین کار انجامشده در این طرح بیشتر است.
پیشرانههای پیستون متقابل همیشه وجود داشتهاند و از حدود سال ۱۹۰۰ در کشتیها، تانکها و لوکوموتیوهای راهآهن مورد استفاده قرار میگیرند. مسئولان Achates ادعا میکنند که پیشرانههای پیستون متقابل این شرکت بین ۳۰ تا ۵۰ درصد کارآمدتر از پیشرانههای بنزینی و دیزلی معمولی هستند و ساخت آنها ۱۰ درصد ارزانتر از پیشرانه V6 سوپرشارژ با همان مقدار کار انجامشده است. این شرکت انتظار دارد در سال ۲۰۲۴ پیشرانه پیشرفته نظامی دیزلی (ACE) با قدرت حدود ۱۰۰۰ اسببخار تولید کند.