چرا موتورهای پیستون برعکس در حال بازگشت به صنعت خودروسازی هستند؟

استفاده مجدد از ترفندهای قدیمی چیز چندان جدیدی به شمار نمی‌رود اما بسیاری از ترفندها در دنیای امروزی منسوخ شده به نظر می‌رسند. یک شرکت آمریکایی با نام Achates Power نسخه تازه‌ای از موتورهای پیستون برعکس (به طور اختصاری OPE خوانده می‌شود) را ارائه کرده است. به جای یک میلنگ که توسط پیستون های رفت و برگشتی درون هر سیلندر به حرکت در می‌آید. موتور OPE مجهز به دو میل لنگ است که توسط چرخ دنده، تسمه و دو پیستون درون هر سیلندر که به صورت مخالف یکدیگر قرار دارند به حرکت در می‌آیند. سوخت بین دو پیستون مشتعل می‌شود و در نتیجه حرکت پیستون‌ها درون سیلندر خود هر دو میل لنگ را به چرخش وا می‌دارد. این شرکت چندین نمونه از موتور دیزل و بنزین سوز را رونمایی کرده است که امکان استفاده در وسایل نقلیه مختلفی از جمله وسایل نظامی و شهری را دارد.

نسخه بنزینی در حال حاضر در یک وانت فورد F-150 آزمایش می‌شود. یک واحد 2.7 لیتری 3 سیلندر است که توانایی تولید 270 اسب بخار و حداکثر گشتاور 650 نیوتن متر را دارا است. این موتور از احتراق به روش فشرده سازی سوخت (CGI) بهره می‌برد.

در واقع با فشرده سازی سوخت و هوا گرمای مورد نیاز برای مشتعل شدن را فراهم می‌سازد. همچنین گرمای احتراق قبلی نیز درون محفظه وجود دارد که به احتراق بعدی کمک می‌کند.

این نوع احتراق در موتورهای دیزلی رایج است. مورتوهای دیزلی بدون هیچ گونه شمع و سیستم الکترونیکی احتراق را انجام می‌دهند. سوخت به صورت مستقیم در بخش بالایی دو پیستون تزریق نمی‌شود. بلکه به صورت مماس تزریق می‌شود.

هوا از دریچه های ورودی وارد و از دریچه خروجی پس از هر بار احتراق خارج می‌شود. این روش به صورت رایج در موتورهای 4 زمانه مورد استفاده قرار می‌گیرد. هوای موتور نیز توسط سوپرشارژر و توربوشارژ با هندسه متغیر وارد محفظه احتراق می‌شود. این سیستم نه تنها وظیفه تامین هوای موتور بر عهده دارد بلکه وظیفه خارج کردن هوا از درون محفظه احتراق را نیز بر عهده دارد.

در واقع این سیستم به صورت پمپ عمل نمی‌کند تا هوا را به موتور وارد و خارج کند. این مسئله باعث کاهش بهره وری و کاهش قدرت موتور می‌شود. از مزایای دیگر این موتور می‌توان به آلایندگی کمتر آن اشاره کرد. هزینه ساخت آن نیز ارزان‌تر است و قطعات ساده‌تری دارد و دیگر خبری از سر سیلندر و میل سوپاپ در آن نیست.

با حذف سر سیلندر فضای بیشتری ایجاد می‌شود و گرمای کمتری از محفظه موتور به بیرون خارج می‌شود. در نتیجه پس از هر بار احتراق انرژی مکانیکی بیشتری تولید می‌شود تا بازده حرارتی بالا برود. تولید گازهای گلخانه‌ای CO2 نیز در حد و اندازه موتورهای دیزلی است.

موتورهای دو زمانه به طور سنتی با مخلوط کردن روغن و بنزین عمل روغن کاری را انجام می‌دهند که با استانداردهای زیست محیطی فعلی یک کابوس به شمار می‌رود. اما موتور ساخته شده توسط شرکت Achates به صورت جداگانه عملیات روغن کاری را انجام می‌دهد.

موتورهای دو زمانه به طور معمولی انرژی بیشتری پس از هر بار احتراق ایجاد می‌کنند. در نتیجه کار بیشتری نیز تولید می‌کنند. موتورهای OPE از سال 1900 در انواع و اقسام نیروگاه کشتی، تانک ها و لوکوموتیو قطار استفاده شده است.

Achates ادعا می‌کند که موتورهای این شرکت در حدود 30 تا 50 درصد به نسبت نمونه های رایج و 4 زمانه بنزینی و دیزلی عملکرد بهینه تری دارد و در حدود 10 درصد ارزان تر از یک موتور V6 سوپرشارژر قیمت دارد. این شرکت به دنبال سال یک موتور پیشرفته دیزلی با حداکثر قدرت 1000 اسب بخار در سال 2024 است.

پیش از این در مطلبی به معرفی این دست از موتورها و کاربرد آن در صنایع مختلف پرداختیم که می توانید از اینجا مطالعه کنید.