Ketika miliarder Bill Gates dan Khosla Ventures memutuskan untuk menginvestasikan jutaan dolar ke EcoMotors — sebuah perusahaan yang merancang mesin opposed-piston — dunia otomotif pun menaruh perhatian. Mesin opposed-piston memiliki sejarah yang panjang dan kaya, namun kehadirannya di kendaraan darat sebagian besar masih sangat minim. EcoMotors bertekad untuk mengubah hal itu dengan pendekatan segar terhadap teknologi yang kerap terlupakan ini.
Apa Itu Mesin OPOC?
EcoMotors menamai mesinnya OPOC — singkatan dari Opposed Piston Opposed Cylinder. Desain ini menampilkan dua silinder, masing-masing menampung dua piston yang saling berhadapan. Meskipun arsitektur OPOC kompatibel dengan mesin bensin (termasuk varian bertenaga alkohol), EcoMotors telah berfokus terutama pada aplikasi diesel.
Cara Kerja Mesin OPOC
Mesin OPOC bekerja dengan siklus dua tak, yang berarti piston-piston yang saling berhadapan di setiap silinder menyelesaikan satu langkah usaha dalam satu putaran poros engkol. Saat piston bergerak menuju titik matinya, mereka membuka saluran pada dinding silinder — satu piston mengontrol masukan (intake), dan yang lainnya mengontrol pembuangan (exhaust). Pengaturan waktu pembukaan saluran diatur secara cermat sehingga saluran buang terbuka sedikit lebih awal dan menutup lebih awal daripada saluran masuk, yang sangat penting untuk pertukaran gas yang efisien.
Penghilangan kepala silinder, katup, dan perangkat keras aktuasi terkaitnya telah menghasilkan keuntungan yang signifikan. Menurut EcoMotors, dibandingkan dengan mesin diesel konvensional dengan daya setara, OPOC menghasilkan:
- Pengurangan kerugian gesekan sebesar 50%
- Konsumsi oli 50% lebih rendah
- Jumlah komponen total 50% lebih sedikit
- Pengurangan bobot sebesar 30–50%
- Ukuran 2–4× lebih kecil di bawah kap mesin
Inovasi Utama: Satu Poros Engkol Sentral
Yang membedakan OPOC dari desain mesin opposed-piston sebelumnya adalah penggunaan satu poros engkol sentral. Iterasi sebelumnya membutuhkan dua poros engkol — satu di setiap ujung mesin — sehingga ukurannya jauh lebih besar dan lebih berat. Ukuran yang besar tersebut membatasi desain lama itu hanya untuk lokomotif diesel dan kapal. Dengan mengkonsolidasikan segalanya di sekitar satu poros engkol sentral, EcoMotors telah membuat format opposed-piston layak digunakan untuk berbagai jenis kendaraan yang jauh lebih luas.
Turbocharger Elektrik: Memecahkan Masalah Pembilasan Dua Tak
Seperti semua mesin dua tak, OPOC memerlukan perangkat eksternal untuk membilas silinder ketika saluran terbuka. EcoMotors menugaskan peran ini kepada turbocharger — namun hal itu menimbulkan masalah yang jelas: turbocharger tidak berguna saat start awal sebelum gas buang membangun tekanan.
Solusinya adalah motor listrik terintegrasi yang dipasang pada poros turbocharger. Ini bukan konsep yang sepenuhnya baru, tetapi EcoMotors termasuk di antara yang pertama membawanya ke desain yang berorientasi produksi. Begini cara kerjanya:
- Saat start: Motor listrik mengambil daya dari baterai bawaan untuk memutar turbocharger dan melakukan pembilasan silinder sebelum mesin mencapai kecepatan operasional.
- Saat jelajah: Motor listrik dimatikan, dan turbocharger beroperasi secara konvensional.
- Saat beban tinggi: Ketika aliran gas buang kuat, motor listrik berbalik peran menjadi generator, memulihkan energi dan mengisi ulang baterai.
Potensi Performa dan Keunggulan Teoritis
Arsitektur dua tak OPOC secara teoritis mampu menghasilkan rasio daya-terhadap-kapasitas mesin dua kali lipat dibandingkan mesin empat tak yang setara — meski batas ini belum tercapai dalam praktiknya. Keunggulan mekanis lain berasal dari jarak tempuh piston: karena dua piston yang saling berlawanan berbagi jarak langkah, setiap piston hanya perlu menempuh setengah jarak piston konvensional pada kecepatan mesin yang sama. Hal ini secara langsung menghasilkan kecepatan piston yang lebih rendah dan berkurangnya kerugian gesekan.
EcoMotors juga mengklaim bahwa geometri ruang pembakaran OPOC memungkinkan pembilasan silinder yang sangat menyeluruh, yang selanjutnya memaksimalkan efisiensi siklus dua tak.
Peter Hofbauer: Insinyur di Balik Mesin
OPOC banyak berhutang kecerdikannya kepada Peter Hofbauer, pendiri, ketua, dan CTO EcoMotors. Hofbauer menghabiskan lebih dari dua dekade memimpin pengembangan mesin canggih di Volkswagen, di mana ia bertanggung jawab atas berbagai inovasi termasuk VR6 — mesin V6 sudut sempit 15 derajat yang kompak milik VW. Ia mulai mengkonseptualisasikan tata letak OPOC beberapa tahun sebelum mendirikan EcoMotors pada tahun 2008, dan latar belakangnya memberikan kredibilitas yang signifikan bagi proyek ini.
Spesifikasi Dunia Nyata: Model EM100
Prototipe diesel unggulan EcoMotors, EM100, telah mengumpulkan lebih dari 500 jam pada dinamometer sasis — cukup untuk mengkonfirmasi bahwa desain intinya berfungsi sesuai yang diinginkan. Namun, gambarannya lebih bernuansa ketika menyangkut angka performa yang diklaim. Pada pengaturan keluaran maksimum, EM100 memenuhi target daya dan torsinya hanya tanpa kontrol emisi yang aktif. Dalam konfigurasi tersebut, EcoMotors memasarkannya terutama untuk aplikasi militer, di mana rasio daya-terhadap-bobot lebih diutamakan daripada kepatuhan terhadap emisi gas buang.
Untuk kendaraan jalan raya sipil, EcoMotors menawarkan versi mesin yang sama dengan penyetelan berbeda dengan spesifikasi berikut:
- Keluaran: 300 hp
- Torsi: 746 N·m
- Peningkatan efisiensi bahan bakar: ~15% dibandingkan diesel konvensional
- Emisi: Kompatibel dengan regulasi jalan standar dalam konfigurasi ini
Meskipun 15% mungkin tampak sederhana dibandingkan klaim efisiensi utama sebesar 45–50%, angka tersebut tetap mewakili peningkatan yang substansial dalam industri di mana para insinyur secara rutin berjuang untuk mendapatkan sepersekian persen.
Desain Modular: Dua Mesin, Satu Powertrain
Salah satu aspek paling menarik dari arsitektur OPOC adalah skalabilitas modularnya. EcoMotors mengusulkan penggabungan dua unit OPOC menjadi satu powertrain empat silinder yang dihubungkan oleh kopling yang dikontrol secara elektronik. Sistem ini bekerja sebagai berikut:
- Pada beban rendah: Hanya satu modul yang beroperasi, bekerja dalam rentang paling efisiennya.
- Pada beban tinggi: Modul kedua dihubungkan dengan mulus melalui kopling elektronik.
- Getaran: Karena OPOC secara inheren memiliki keseimbangan yang baik, reaktivasi modul yang tidak aktif menghasilkan kebisingan atau getaran yang minimal.
Ini secara konseptual mirip dengan penonaktifan silinder pada mesin V berukuran besar — tetapi dengan perbedaan yang krusial. Pada sistem pemutusan silinder konvensional, piston yang dinonaktifkan terus bergerak naik turun, menghasilkan hambatan parasitik. Dalam pengaturan modular OPOC, unit yang tidak aktif berhenti sepenuhnya, menghilangkan kerugian tersebut sepenuhnya. Dalam konfigurasi berpasangan, setiap modul dirating pada 240 hp, menghasilkan keluaran gabungan 480 hp, sambil dilaporkan mencapai peningkatan efisiensi bahan bakar maksimum 45% dan kepatuhan terhadap standar emisi gas buang yang ketat.
Apa Selanjutnya: EM65 dan Rencana Ekspansi
EcoMotors juga telah merancang varian yang lebih kecil dari EM100: EM65, unit dua silinder berkekuatan 75 hp yang lebih ringan dan lebih kompak dari model diesel unggulan. Berbeda dengan EM100, EM65 direncanakan sebagai mesin bertenaga bensin, membuka pintu untuk berbagai aplikasi yang lebih luas:
- Truk ringan dan van
- Mobil penumpang
- Kendaraan hybrid-listrik
OPOC masih merupakan teknologi yang berkembang, dan banyak klaim paling berani EcoMotors masih perlu divalidasi dalam kondisi dunia nyata. Meski begitu, rekam jejak desainer utamanya — seseorang yang mendedikasikan dua dekade untuk Volkswagen — memberikan kredibilitas yang bermakna. Patut juga dicatat bahwa pekerjaan Hofbauer pada OPOC mencerminkan filosofi rekayasa Porsche di masa awal, sebuah kemiripan yang tepat mengingat peran fundamental Ferdinand Porsche sendiri dalam membangun merek Volkswagen.
Ini adalah terjemahan. Anda dapat membaca versi aslinya di sini: https://www.drive.ru/technic/4efb337800f11713001e5522.html
Diterbitkan Oktober 21, 2021 • 7m untuk membaca
