آيا پيشرانه پيستون متقابل به خودروها باز خواهد گشت؟

سه‌شنبه ۲۱ ارديبهشت ۱۴۰۰ - ۱۴:۰۰
مطالعه 3 دقيقه
مرجع متخصصين ايران
پيشرانه‌هاي دوزمانه تقريبا منقرض شده‌اند؛ اما Achates Power از پيشرانه پيستون متقابل دو زمانه‌اي در وانت فورد F-150 استفاده كرده است كه علاوه بر كارايي بيشتر، آلايندگي كمتري دارد.
تبليغات

به انديشه متخصصين نمي‌رسد استفاده از طرح‌هاي قديمي در دنياي مدرن كنوني خيلي به‌صرفه و معقول باشد، اما شركت آمريكايي Achates Power با نسخه بازطراحي‌شده از مدل مفهومي پيشرانه احتراقي اين كار را انجام مي‌دهد. به گزارش اتوكار، پيشرانه پيستون متقابل (OPE) اين شركت، مي‌تواند در دنياي مدرن كنوني خودرو حرفي براي گفتن داشته باشد.

پيشرانه پيستون متقابل به‌جاي يك ميل‌لنگ منفرد كه توسط پيستون‌هاي رفت و برگشتي در سيلندرهاي خود گردانده مي‌شود، داراي دو ميل‌‌لنگ است كه توسط چرخ‌دنده به يكديگر متصل شده و دو پيستون در هر سيلندر روبه‌روي يكديگر هستند. هنگامي كه دو پيستون به سمت هم حركت كرده و روبه‌روي يكديگر قرار مي‌گيرند، سوخت بين دو پيستون پاشيده شده و جرقه زده مي‌شود. با مشتعل شدن سوخت، پيستون‌ها به سمت بيرون حركت كرده و در نتيجه ميل‌لنگ‌ها چرخانده مي‌شوند.

شركت Achates چند نسخه ديزلي و بنزيني از پيشرانه پيستون متقابل خود دارد كه براي هر چيزي از خودروهاي شخصي گرفته تا وسايل نقليه نظامي طراحي شده است.

نسخه بنزيني كه هم‌اكنون مراحل آزمايش خود را در وانت فورد F-150 مي‌گذراند، پيشرانه ۲/۷ ليتري سه سيلندر است كه ۲۷۰ اسب‌بخار قدرت و ۶۵۰ نيوتن‌متر گشتاور توليد مي‌كند. با وجود سوختن بنزين، اين پيشرانه از سيستم احتراق تراكمي بنزين (GCI) بهره مي‌برد؛ به اين معني كه با تراكم مخلوط سوخت و هوا همراه‌با گازهاي خروجي جديد باقيمانده كه به‌عمد در سيلندرها گير افتاده‌اند، مخلوط سوخت و هوا جديد شده و همين باعث اشتعال سوخت مي‌شود. در پيشرانه پيستون متقابل همانند مدل‌هاي ديزلي معمولي، هيچ‌گونه شمع و سيستم جرقه‌زني وجود ندارد. سوخت به‌طور مستقيم در بالاي دو پيستون تزريق نخواهد شد، بلكه به‌صورت مماس بين آن‌ها تزريق مي‌شود.

هوا از طريق درگاه‌هاي موجود در سيلندرها وارد پيشرانه مي‌شود و گازهاي خروجي از طريق مجموعه ديگري از درگاه‌ها به همان شكل، شبيه حالت معمول در پيشرانه‌هاي دو زمانه، خارج خواهد شد. هوا توسط تركيبي از سوپرشارژر و توربوشارژ با هندسه متغير به داخل سيلندرها تزريق مي‌شود. سيستم هوارساني نه‌تنها سيلندرها را با هوا پر مي‌كند، بلكه گازهاي خروجي را نيز به‌طور دقيق و كنترل‌شده به خارج مي‌فرستد. اين رويكرد بدان معنا است كه پيشرانه OPE براي انتقال گازها به داخل و خارج سيلندرها مانند پمپ عمل نمي‌كند؛ زيرا چنين كاري باعث كاهش تلفات پمپاژ و صرفه‌جويي در مصرف انرژي مي‌شود. درحالي‌كه پيشرانه‌هاي احتراق داخلي متداول بخشي از انرژي توليدي خود را صرف پمپاژ مخلوط سوخت و هوا به داخل و تخليه گازهاي خروجي به بيرون مي‌كنند.

از جمله مزاياي پيشرانه OPE مي‌توان به آلايندگي كم (به لطف سيستم احتراقي GCI) و ساخت ساده‌تر و ارزان‌تر پيشرانه نسبت به نمونه‌هاي معمولي اشاره كرد؛ زيرا سرسيلندر و مجموعه سوپاپ‌ها در اين طرح حذف مي‌شوند و ديگر نيازي به آن‌ها نيست.

حذف سرسيلندر عاملي است كه باعث كاهش مساحت سطح نسبت به حجم پيشرانه و كاهش تلفات حرارتي مي‌شود، در نتيجه انرژي بيشتري از احتراق به انرژي مكانيكي تبديل مي‌شود (بازده حرارتي بالا). در واقع، هنگام آزمايش كارايي نسخه GCI پيشرانه به سطوح پايين CO2 پيشرانه ديزل نزديك شد.

پيشرانه‌هاي دو زمانه به‌طور سنتي با مخلوط كردن روغن با بنزين روغن‌كاري مي‌شوند كه طبق استانداردهاي مدرن كابوسي براي انتشار آلايندگي است و روغن‌كاري كاملا زيان‌آور نام‌گذاري مي‌شود؛ اما پيشرانه پيستون متقابل Achates مانند پيشرانه خودروهاي متداول به‌صورت جداگانه روغن‌كاري مي‌شود، بنابراين اشكالي در اين زمينه وجود ندارد. زيبايي چرخه دو زمانه اين است كه نسبت به مدل مشابه چهارزمانه انرژي توليدي بيشتري دارد، زيرا دو برابر بيشتر احتراق انجام مي‌دهد (به‌جاي اينكه در هر چرخه يك‌بار كار انجام دهد، با هر بار رفت‌وبرگشت يك فرايند كار انجام مي‌شود) بنابراين كار انجام‌‌شده در اين طرح بيشتر است.

پيشرانه‌هاي پيستون متقابل هميشه وجود داشته‌اند و از حدود سال ۱۹۰۰ در كشتي‌ها، تانك‌ها و لوكوموتيوهاي راه‌آهن مورد استفاده قرار مي‌گيرند. مسئولان Achates ادعا مي‌كنند كه پيشرانه‌هاي پيستون متقابل اين شركت بين ۳۰ تا ۵۰ درصد كارآمدتر از پيشرانه‌هاي بنزيني و ديزلي معمولي هستند و ساخت آن‌ها ۱۰ درصد ارزان‌تر از پيشرانه V6 سوپرشارژ با همان مقدار كار انجام‌شده است. اين شركت انتظار دارد در سال ۲۰۲۴ پيشرانه پيشرفته نظامي ديزلي (ACE) با قدرت حدود ۱۰۰۰ اسب‌بخار توليد كند.

تبليغات
جديد‌ترين مطالب روز

هم انديشي ها

تبليغات

با چشم باز خريد كنيد
اخبار تخصصي، علمي، تكنولوژيكي، فناوري مرجع متخصصين ايران شما را براي انتخاب بهتر و خريد ارزان‌تر راهنمايي مي‌كند
ورود به بخش محصولات