Σε μια εποχή όπου όλοι πιέζονται να φτιάξουν πιο αποδοτικούς κινητήρες που να πληρούν τις ολοένα και αυστηρότερες προδιαγραφές κατανάλωσης και εκπομπών, μια εταιρεία υποστηρίζει ότι η νέα της τεχνολογία θα αλλάξει την αυτοκινητοβιομηχανία.
«Ο κινητήρας μας θα είναι 50% αποδοτικότερος», εξηγεί ο David Johnson, ο δραστήριος πρόεδρος και CEO της Achates Power, μιας εταιρείας που ιδρύθηκε το 2004 με σκοπό να φέρει την επανάσταση στην εσωτερική καύση.
Το ποσοστό βελτίωσης που αναφέρει είναι στα όρια του μύθου, όμως γίνεται ακόμη πιο απίστευτο αν σκεφτείς ότι δεν κάνει σύγκριση με κάποιον ναυτικό κινητήρα βαρέως τύπου, αλλά με σύγχρονους, downsized κινητήρες τούρμπο, όπως ο Ford EcoBoost! Η Achates Power προσθέτει ακόμη ότι η έκδοση πετρελαίου του κινητήρα της θα είναι 30% πιο αποδοτική από τους καλύτερους ντίζελ της αγοράς.
Σήμερα, όπου οι κατασκευαστές τα δίνουν όλα για να κερδίσουν μισό τα εκατό σε απόδοση, οι ισχυρισμοί του Johnson μοιάζουν σαν επιστημονική φαντασία. Όμως αυτός έχει μεγάλο ενθουσιασμό. «Έχουμε να κάνουμε μια πολύ μεγάλη συνεισφορά», λέει.
Achates Power: Διαφορετικός εκ κατασκευής
Τι είδους μαύρη μαγεία έχουν ανακαλύψει για να μειώσουν την κατανάλωση σε τέτοιο βαθμό; Έχουν εξελίξει έναν δίχρονο κινητήρα με αντικριστά έμβολα όπου η ανάφλεξη του μίγματος γίνεται με τη συμπίεση, όπως στους ντίζελ. «Είναι πιο καθαρός, πιο αποδοτικός [και φθηνότερος] από οποιονδήποτε άλλον στην αγορά», λέει ο Johnson. Και επιπλέον, έχει πολύ λιγότερα εξαρτήματα.
Με απλά λόγια, ο κινητήρας έχει δύο έμβολα ανά κύλινδρο, τα οποία πλησιάζουν το ένα το άλλο και απομακρύνονται σε κάθε κύκλο λειτουργίας. Φυσικά, σε κάθε κύλινδρο αντιστοιχούν δύο μπιέλες και δύο στρόφαλα, από δύο στροφαλοφόρους. Όμως παρά τα διπλά αυτά στοιχεία, ο κινητήρας είναι πολύ απλούστερος καθώς δεν έχει βαλβίδες κι εκκεντροφόρους. Η εταιρεία λέει ότι ένας 3κύλινδρος τέτοιος κινητήρας με αντικριστά έμβολα και κυβισμό 2,7 λίτρων έχει 60% λιγότερα εξαρτήματα από έναν αντίστοιχου μεγέθους V6 με κομπρέσορα. Και η μείωση αυτή συνεπάγεται 10% χαμηλότερο κόστος κατασκευής.
Οι κινητήρες αυτής της μορφής κάθε άλλο παρά καινούργιοι είναι. Οι πρώτοι με αντικριστά έμβολα εμφανίστηκαν προς τα τέλη του 19ου αιώνα και έκτοτε έχουν παρουσιαστεί αναρίθμητες παραλλαγές. Τέτοιες μηχανές έχουν κινήσει πλοία, αεροπλάνα και άρματα μάχης.
Μέχρι σήμερα όμως, αυτή η τεχνολογία δεν έχει εφαρμοστεί σοβαρά σε αυτοκίνητα. Κι αυτό είναι κάτι που η Achates Power θέλει να αλλάξει. Πήρε λοιπόν τη δοκιμασμένη κι επιτυχημένη ιδέα και της πρόσθεσε μεγάλες δόσεις σύγχρονης τεχνολογίας.
Πέρα από το ότι είναι απλούστερος, καθαρότερος και φθηνότερος, ο συγκεκριμένος κινητήρας αντικριστών εμβόλων δεν έχει προτιμήσεις σε καύσιμο. Με τις κατάλληλες ρυθμίσεις, μπορεί να κάψει βενζίνη, αιθανόλη, φυσικό αέριο, ντίζελ και άλλα καύσιμα. Γι’ αυτό ο Johnson λέει: «είναι ο απόλυτος κινητήρας».
“Twincharged” καύση
Αντίθετα με τους συμβατικούς τετράχρονους κινητήρες, αυτός της Achates Power χρειάζεται την υπερπλήρωση. Δεν μπορεί να λειτουργήσει ως ατμοσφαιρικός. Σύμφωνα με τον Johnson, αυτό συμβαίνει διότι «τα έμβολα δεν δίνουν έργο αναπνοής στον κινητήρα μας». Με άλλα λόγια, δεν δημιουργούν κενό στη φάση της εισαγωγής ούτε σπρώχνουν τα καυσαέρια στην εξαγωγή, όπως οι συμβατικοί κινητήρες.
Για κάθε κύκλο λειτουργίας, οι συμπιεστές εισάγουν αέρα υπό πίεση στους κυλίνδρους. Το ρεύμα της εισαγωγής βοηθάει και στην εξαγωγή των καυσαερίων. Όταν τα έμβολα πλησιάσουν μεταξύ τους και συμπιεστεί ο αέρας, ψεκάζεται η κατάλληλη ποσότητα καυσίμου σε κάθε θάλαμο ανάμεσα στα έμβολα, όπου αναφλέγεται από μόνο του και καίγεται γρήγορα και καθαρά.
Η εξαιρετική θερμική απόδοση αυτού του κινητήρα τον κάνει έως και 50% πιο οικονομικό. Η σχέση συμπίεσης είναι υψηλότερη, οι απώλειες θερμότητας στο σύστημα ψύξης μικρότερες, οι αντλητικές απώλειες μειωμένες και επιπλέον μπορεί να καίει φτωχότερο μίγμα.
Καθώς δεν έχει τόσο μεγάλο έργο να επιτελέσει, το σύστημα ψύξης μπορεί να γίνει ελαφρύτερο. Και λόγω της καθαρότερης καύσης, τα συστήματα επεξεργασίας των καυσαερίων μπορεί να είναι απλούστερα, με μικρότερες διαστάσεις, βάρος και κόστος.
Είναι έτοιμος για το δρόμο;
Για να αποδείξει τους ισχυρισμούς της, η Achates Power φτιάχνει ένα αυτοκίνητο δοκιμών. Μέχρι το τέλος του 2018 θα έχει ολοκληρώσει την εξέλιξη σε ένα ελαφρύ φορτηγό κι έναν 3κύλινδρο κινητήρα 2.7 ντίζελ αντικριστών εμβόλων. Ο κινητήρας αυτός αναμένεται να αποδίδει γύρω στους 270 ίππους και τα 67 kgm ροπής.
Όσον αφορά στην κατανάλωση, το δοκιμαστικό φορτηγάκι αναμένεται να καίει 9,6 lt/100km στην πόλη, 7,5 στον αυτοκινητόδρομο και 8,5 lt/100km κατά μέσο όρο – δηλαδή λιγότερο από κάποια μεσαία επιβατικά. Το δυναμικό του κινητήρα όμως είναι για μέση κατανάλωση 6,5 lt/100km. Ο Johnson λέει ότι ο κινητήρας του είναι ο οικονομοτεχνικά πιο συμφέρων τρόπος για να αντιμετωπιστεί η επερχόμενη νομοθεσία για την κατανάλωση καυσίμου.
Φυσικά, ο κινητήρας αυτός είναι απολύτως συμβατός με άλλες τεχνολογίες μείωσης της κατανάλωσης. Αν ένας κατασκευαστής θέλει να χρησιμοποιήσει ελαφρά υλικά, να εφαρμόσει υβριδική τεχνολογία ή να καίει βιοκαύσιμο, δεν υπάρχει το παραμικρό πρόβλημα.
Ενδιαφέρον για συνεργασίες
Τα όσα εξελίσσει η Achates Power δεν έχουν βέβαια διαφύγει της προσοχής των αυτοκινητοβιομηχανιών. Αυτή τη στιγμή, η εταιρεία συνεργάζεται με εννέα διαφορετικούς κατασκευαστές αυτοκινήτων συν κάποιους κατασκευαστές κινητήρων, ώστε να μπορέσει να βγάλει την τεχνολογία της στην αγορά. Συνεργάζεται επίσης με οργανισμούς όπως ο Στρατός των ΗΠΑ και το Argonne National Laboratory.
Όπως είναι φυσικό, η δουλειά της Achates Power τα τελευταία 12 χρόνια έχει κατοχυρωθεί με πολλές πατέντες. Μέχρι τώρα της έχουν δοθεί 135 ευρεσιτεχνίες, ενώ εκκρεμούν άλλες 230.
Χάρη στο συνδυασμό της μηχανικής απλότητας, της αποδοτικής καύσης και της πυκνότητας ισχύος του, φαίνεται πως ο κινητήρας αντικριστών εμβόλων φαίνεται να έχει λαμπρό μέλλον. Ο Johnson λέει ότι τον πρώτο καιρό αναρωτιόταν αν κάποιος κατασκευαστής θα υιοθετούσε αυτόν τον κινητήρα, όμως «αυτά έχουν περάσει προ πολλού». Είναι σίγουρος ότι ένας κινητήρας σχεδιασμένος από την Achates Power θα βγει στην αγορά. Το θέμα δεν είναι αν, αλλά πότε.
Πηγή: Κλεάνθης Τριανταφυλλίδης,
