Mesin adiabatik dari tahun 1950an bisa menyelamatkan planet ini

Penafian: Artikel ini berisi pembicaraan teknik

Mesin di mobil Anda saat ini buruk dalam tugasnya.

Motor Anda hanya perlu melakukan satu hal: mengubah bensin menjadi energi mekanik dengan cara membakarnya. Ia melakukan hal ini beberapa kali dalam satu detik ketika sedang berjalan — dan kinerjanya sangat buruk. Gas yang terbakar menghasilkan panas. Panas tersebut, dalam bentuk ledakan cepat, yang menggerakkan roda mobil Anda (dengan beberapa bagian dan langkah di antaranya). Oleh karena itu, mesin Anda harus menangkap panas (ledakan) sebanyak mungkin. Namun mesin mobil Anda kemungkinan besar hanya menangkap 20-30% panas yang dihasilkannya. Angka ini disebut “efisiensi termal” jika Anda bersekolah dalam waktu lama, dan pada tahun 1975 Tentara Amerika menguji truk yang mendapatkan efisiensi termal hingga 48% menggunakan “mesin adiabatik”. Mesin yang terdengar gila ini juga menjanjikan lebih banyak tenaga kuda sekaligus meningkatkan efisiensi. Jadi dari mana mesin ini berasal, dan mengapa kita tidak menggunakannya saat ini?

Konsep adiabatik sama tuanya dengan teknik otomotif (BTW diucapkan “aid-ee-a-bad-ik”), dan berarti suatu sistem di mana panas tidak dapat masuk atau keluar. Jika panas terperangkap di dalamnya, maka itu bersifat adiabatik. Jadi mengapa Anda mencoba memerangkap panas di dalam mesin, padahal sekitar sepertiga ruang mesin pada umumnya digunakan untuk membuang panas melalui radiator dan aliran cairan pendingin? Anda secara teoritis menginginkan panas untuk menguapkan bensin Anda. Seperti yang Anda ketahui, bensin cair tidak dapat terbakar dengan baik – melainkan uap di atas genangan gaslah yang benar-benar terbakar.

Oleh karena itu, apa yang kamu Sungguh inginkan adalah uap bensin. Kebetulan gas cair lebih mudah kita transportasikan, simpan, pompa, dan gunakan di mobil. Saat ini, kami menggunakan injektor untuk menyemprotkan gas cair dalam semprotan yang sangat halus ke dalam ruang bakar – teorinya adalah semakin halus semprotannya, semakin cepat penguapannya. Cara hebat lainnya untuk membuat cairan menguap adalah dengan menaikkan suhunya. Dengan demikian, sistem yang terperangkap panas akan jauh lebih baik dalam menghasilkan dan membakar uap bahan bakar. Masalah dengan memerangkap panas di dalam mesin akan terlihat jelas bagi siapa saja yang pernah kehabisan tenaga cairan pendingin – mesin modern cenderung berhenti berfungsi (secara dramatis) di atas sekitar 250 derajat Fahrenheit.

Dibandingkan dengan risiko ledakan mesin, terdapat potensi keuntungan yang bisa didapat – peningkatan efisiensi termal, mil per galon yang jauh lebih baik, dan peningkatan tenaga kuda yang sehat. Jika ini semua terdengar seperti pil ajaib, kita akan membahasnya. Terlepas dari itu, para pendukung mesin adiabatik mengklaim bahwa efisiensi termal bisa mendekati 50% atau lebih, efisiensi bahan bakar bisa melebihi 50mpg, dan mesin 4 silinder kecil tahun 1980an bisa menghasilkan 250 hp – semuanya sekaligus waktu.

Ide tentang mesin mobil adiabatik telah ada setidaknya sejak tahun 1950-an dan paling banyak didorong oleh sepasang mobil balap bernama Henry “Smokey” Yunick dan Ralph Johnson. Karena teknologi ini mengklaim dapat meningkatkan efisiensi bahan bakar DAN meningkatkan tenaga kuda, sekaligus melakukan hal yang berlawanan dengan mesin desainer telah menghabiskan waktu puluhan tahun untuk melakukan (menghilangkan panas), mesin adiabatik selalu tampak luar biasa dan terlalu bagus untuk menjadi kenyataan.

Mobil dan Sopir disebut BS tentang Smokey dan Ralph ketika mereka pergi ke Florida untuk melihatnya sendiri, sementara itu Rodder Panas mendukung dua mekanik halaman belakang. Hal ini berlangsung selama beberapa dekade, sebagian orang percaya bahwa teknologi ini dapat merevolusi industri otomotif, sementara yang lain menyebutnya sebagai minyak ular. Tampaknya tidak ada seorang pun yang bersedia menguji sistem tersebut secara ketat dan ilmiah. Tidak seorang pun, sampai Angkatan Darat AS terlibat.

Pada tahun 1975, divisi Komando Otomotif Tank Angkatan Darat AS, bermitra dengan Cummins, merancang kendaraan uji untuk mengevaluasi teknologi adiabatik. Anehnya, dorongan utama untuk menyelidiki mesin ini bukanlah efisiensi, atau tenaga, atau mil per galon. Rupanya, 60 persen kegagalan kendaraan Angkatan Darat disebabkan oleh masalah sistem pendingin. Hilangkan sistem pendingin dan hilangkan kegagalannya, atau begitulah pemikirannya.

Untuk menguji teori ini, pasukan Angkatan Darat memasang kembali pengangkut kargo seberat 5 ton dengan mesin khusus, dan juga membuang komponen pendingin seberat 338 pon. Para insinyur Cummins membuat mesin dari komponen keramik-logam – termasuk kepala, piston, katup, pelapis silinder, dan lubang pembuangan — yang dirancang untuk suhu lebih dari 2.000 derajat Fahrenheit. Seluruh unit dibungkus dengan isolasi tebal dan pipa yang mengirimkan panas ke saluran bahan bakar di dalam ruang mesin.

Tim Angkatan Darat menguji truk tersebut sejauh 10.000 mil dan mencatat peningkatan penghematan bahan bakar sebesar 38 persen dibandingkan truk Angkatan Darat tradisional. Meskipun demikian, truk tradisional mendapat sekitar 6 MPG, sehingga bahkan dengan peningkatan sebesar 38 persen, kita hanya berbicara tentang 8,28 MPG. Mereka juga mencatat efisiensi termal sebesar 48% dan menyatakan, “…mesin adiabatik menjadi mesin paling hemat bahan bakar di dunia.” Itu adalah pujian yang tinggi. Jadi apa yang terjadi?

Tidak ada apa-apa. Tidak terjadi apa-apa. Tidak ada konspirasi besar yang menentang teknologi ini. Perusahaan minyak tidak mengirimkan regu pembunuh atau membuat kampanye disinformasi. Sebaliknya, teknologi tidak bisa diterima karena alasan yang sama dengan kegagalan teknologi sepanjang waktu – ketergantungan jalur. Untuk mengalihkan manufaktur otomotif, jasa, dan industri sekunder ke teknologi adiabatik akan membutuhkan upaya yang jauh lebih besar dibandingkan mengejar efisiensi lebih lanjut dari komponen tradisional. Memperlengkapi kembali seluruh industri dengan komponen keramik dianggap tidak pragmatis, tidak masuk akal secara finansial, atau didorong oleh pelanggan sehingga dibatalkan. Jika industri ini terlalu terjebak pada jalurnya pada tahun 1980-an, maka hal ini tentu saja lebih buruk lagi pada saat ini.

Faktanya, angka efisiensi termal yang diaktifkan secara adiabatik kini ditemukan pada mesin tradisional dengan perkembangan terkini. Pada tahun 2014, Toyota dengan lantang menyatakan bahwa mereka telah merancang mesin uji dengan efisiensi 38%, dan baru-baru ini Society of Automotive Engineers mesin prototipe yang dihasilkan mendekati efisiensi termal 50%. Sekarang juga umum untuk melihat mesin 4 silinder dengan 250 tenaga kuda atau lebih di mobil keluarga. Teknologi konvensional telah memenuhi klaim para pendukung adiabatik, jadi kita tidak mungkin melihat mesin yang aneh dan indah ini di luar eksperimen atau museum dalam waktu dekat. Apa yang mematikan teknologi ini sebelum dimulai hanyalah momentum industri dan keputusan prioritas yang dibuat oleh departemen penelitian dan pengembangan. Ini mungkin cerita yang kurang seksi, tapi bukan berarti cerita itu kurang benar.

Rekomendasi Editor

• Kami menguji teknologi Mercedes self-driving yang sangat canggih sehingga tidak diperbolehkan di AS.