एकल इंजन या एचसीसीआई इंजन में टेस्ट ड्राइव गैसोलीन और डीजल इंजन: भाग 2

मज़्दा का कहना है कि वे श्रृंखला में इसका उपयोग करने वाले पहले व्यक्ति होंगे

गैसोलीन जैसी स्वच्छ गैसों और डीजल ईंधन की दक्षता के साथ। यह आलेख इस बारे में है कि संपीड़न के दौरान सजातीय मिश्रण और ऑटोइग्निशन के साथ एक आदर्श इंजन डिजाइन करते समय क्या होता है। डिजाइनर बस इसे एचसीसीआई कहते हैं।

ज्ञान का संचय

ऐसी प्रक्रियाओं की नींव सत्तर के दशक की है, जब जापानी इंजीनियर ओनिशी ने अपनी तकनीक "थर्मो-वातावरण में सक्रिय दहन" विकसित की थी। यार्ड में, 1979 दूसरे तेल संकट की अवधि है और एक पर्यावरणीय प्रकृति का पहला गंभीर कानूनी प्रतिबंध है, और इंजीनियर का लक्ष्य उस समय की दो-स्ट्रोक मोटरसाइकिलों को इन आवश्यकताओं के अनुरूप लाना है। यह ज्ञात है कि प्रकाश और आंशिक लोड मोड में, दो-स्ट्रोक इकाइयों के सिलेंडरों में बड़ी मात्रा में निकास गैसों को संग्रहीत किया जाता है, और जापानी डिजाइनर का विचार एक बनाकर इसके नुकसान को फायदे में बदलना है। दहन प्रक्रिया जिसमें उपयोगी कार्य के लिए अवशिष्ट गैसों और उच्च ईंधन तापमान का मिश्रण होता है।

पहली बार, ओनिशी टीम के इंजीनियर अपने आप में एक लगभग क्रांतिकारी तकनीक को लागू करने में सक्षम थे, जिससे एक सहज दहन प्रक्रिया शुरू हुई जिसने वास्तव में निकास उत्सर्जन को सफलतापूर्वक कम कर दिया। हालाँकि, उन्होंने इंजन दक्षता में भी महत्वपूर्ण सुधार पाया, और विकास के अनावरण के तुरंत बाद, टोयोटा, मित्सुबिशी और होंडा द्वारा समान प्रक्रियाओं का प्रदर्शन किया गया। डिज़ाइनर प्रोटोटाइप में बेहद सहज और साथ ही उच्च गति के दहन, कम ईंधन की खपत और हानिकारक उत्सर्जन से आश्चर्यचकित थे। 1983 में, चार-स्ट्रोक सेल्फ-इग्निशन इंजन के पहले प्रयोगशाला नमूने सामने आए, जिसमें विभिन्न ऑपरेटिंग मोड में प्रक्रिया नियंत्रण इस तथ्य के कारण संभव है कि उपयोग किए गए ईंधन में रासायनिक संरचना और घटकों का अनुपात बिल्कुल ज्ञात है। हालाँकि, इन प्रक्रियाओं का विश्लेषण कुछ हद तक आदिम है, क्योंकि यह इस धारणा पर आधारित है कि इस प्रकार के इंजन में वे रासायनिक प्रक्रियाओं की गतिकी के कारण होते हैं, और मिश्रण और अशांति जैसी भौतिक घटनाएं महत्वहीन हैं। यह 80 के दशक में था कि चैम्बर वॉल्यूम में दबाव, तापमान और ईंधन और वायु घटकों की एकाग्रता के आधार पर प्रक्रियाओं के पहले विश्लेषणात्मक मॉडल की नींव रखी गई थी। डिजाइनर इस निष्कर्ष पर पहुंचे कि इस प्रकार के इंजन के संचालन को दो मुख्य भागों में विभाजित किया जा सकता है - इग्निशन और वॉल्यूमेट्रिक ऊर्जा रिलीज। शोध परिणामों के विश्लेषण से पता चलता है कि आत्म-प्रज्वलन उसी कम तापमान वाली प्रारंभिक रासायनिक प्रक्रियाओं (पेरोक्साइड के गठन के साथ 700 डिग्री से नीचे होने वाली) द्वारा शुरू किया जाता है जो गैसोलीन इंजन में हानिकारक विस्फोट दहन और मुख्य ऊर्जा जारी करने की प्रक्रियाओं के लिए जिम्मेदार हैं। उच्च तापमान वाले हैं. और इस सशर्त तापमान सीमा से ऊपर प्रदर्शन किया जाता है।

यह स्पष्ट है कि काम को तापमान और दबाव के प्रभाव में रासायनिक संरचना और आवेश की संरचना में परिवर्तन के परिणामों के अध्ययन और अध्ययन पर केंद्रित होना चाहिए। ठंड की शुरुआत को नियंत्रित करने और इन मोड में अधिकतम भार पर काम करने में असमर्थता के कारण, इंजीनियर स्पार्क प्लग के उपयोग का सहारा लेते हैं। व्यावहारिक परीक्षण भी इस सिद्धांत की पुष्टि करता है कि डीजल ईंधन के साथ काम करते समय दक्षता कम होती है, क्योंकि संपीड़न अनुपात अपेक्षाकृत कम होना चाहिए, और उच्च संपीड़न पर, आत्म-प्रज्वलन प्रक्रिया बहुत जल्दी होती है। संपीड़न स्ट्रोक। साथ ही, यह पता चला है कि डीजल ईंधन का उपयोग करते समय, डीजल ईंधन के ज्वलनशील अंशों के वाष्पीकरण के साथ समस्याएं होती हैं, और उच्च-ऑक्टेन गैसोलीन की तुलना में उनकी पूर्व-लौ रासायनिक प्रतिक्रियाएं अधिक स्पष्ट होती हैं। और एक और बहुत महत्वपूर्ण बिंदु - यह पता चला है कि एचसीसीआई इंजन सिलेंडर में संबंधित दुबले मिश्रण में 50% तक अवशिष्ट गैसों के साथ समस्याओं के बिना काम करते हैं। इस सब से यह इस प्रकार है कि इस प्रकार की इकाइयों में काम करने के लिए गैसोलीन अधिक उपयुक्त हैं और इस दिशा में विकास को निर्देशित किया जाता है।

वास्तविक ऑटो उद्योग के करीब पहले इंजन, जिसमें इन प्रक्रियाओं को व्यवहार में सफलतापूर्वक लागू किया गया था, 1,6 में VW 1992-लीटर इंजन को संशोधित किया गया था। उनकी मदद से, वोल्फ्सबर्ग के डिजाइनर आंशिक भार में 34% तक दक्षता बढ़ाने में सक्षम थे। थोड़े समय बाद, 1996 में, HCCI इंजन की एक गैसोलीन और प्रत्यक्ष इंजेक्शन डीजल इंजन से प्रत्यक्ष तुलना में पता चला कि HCCI इंजनों ने महंगे इंजेक्शन प्रणालियों की आवश्यकता के बिना सबसे कम ईंधन की खपत और NOx उत्सर्जन दिखाया। ईंधन पर।

आज क्या चल रहा है

आज, डाउनसाइज़िंग निर्देशों के बावजूद, जीएम एचसीसीआई इंजन विकसित करना जारी रखे हुए है, और कंपनी का मानना ​​है कि इस प्रकार की मशीन गैसोलीन इंजन को बेहतर बनाने में मदद करेगी। मज़्दा इंजीनियरों की भी यही राय है, लेकिन हम उनके बारे में अगले अंक में बात करेंगे। Sandia National Laboratories, GM के साथ मिलकर काम कर रही है, वर्तमान में एक नया वर्कफ़्लो परिष्कृत कर रही है, जो HCCI का एक प्रकार है। डेवलपर्स इसे "कम तापमान गैसोलीन दहन" के लिए एलटीजीसी कहते हैं। चूंकि पिछले डिजाइनों में, एचसीसीआई मोड एक संकीर्ण ऑपरेटिंग रेंज तक सीमित हैं और आकार में कमी के लिए आधुनिक मशीनों पर ज्यादा लाभ नहीं है, वैज्ञानिकों ने वैसे भी मिश्रण को स्तरीकृत करने का फैसला किया। दूसरे शब्दों में, सटीक रूप से नियंत्रित गरीब और समृद्ध क्षेत्रों को बनाने के लिए, लेकिन अधिक डीजल के विपरीत। सदी के अंत की घटनाओं ने दिखाया है कि हाइड्रोकार्बन और CO-CO2 के ऑक्सीकरण प्रतिक्रियाओं को पूरा करने के लिए ऑपरेटिंग तापमान अक्सर अपर्याप्त होते हैं। जब मिश्रण समृद्ध और समाप्त हो जाता है, तो समस्या समाप्त हो जाती है, क्योंकि दहन प्रक्रिया के दौरान इसका तापमान बढ़ जाता है। हालांकि, यह नाइट्रोजन ऑक्साइड के गठन की शुरुआत नहीं करने के लिए काफी कम रहता है। सदी के मोड़ पर, डिजाइनरों का अभी भी मानना ​​​​था कि एचसीसीआई डीजल इंजन के लिए कम तापमान वाला विकल्प था जो नाइट्रोजन ऑक्साइड उत्पन्न नहीं करता था। हालाँकि, वे नई LTGC प्रक्रिया में भी नहीं बनाए गए हैं। इस उद्देश्य के लिए गैसोलीन का भी उपयोग किया जाता है, जैसा कि मूल जीएम प्रोटोटाइप में होता है, क्योंकि इसका वाष्पीकरण तापमान कम होता है (और हवा के साथ बेहतर मिश्रण होता है) लेकिन एक उच्च ऑटोइग्निशन तापमान होता है। प्रयोगशाला डिजाइनरों के अनुसार, एलटीजीसी मोड और स्पार्क इग्निशन को अधिक प्रतिकूल और नियंत्रित करने के लिए कठिन मोड, जैसे कि पूर्ण भार, के संयोजन से ऐसी मशीनों का निर्माण होगा जो मौजूदा डाउनसाइज़िंग इकाइयों की तुलना में बहुत अधिक कुशल हैं। डेल्फ़ी ऑटोमोटिव एक समान संपीड़न इग्निशन प्रक्रिया विकसित कर रहा है। वे "कम्प्रेशन इग्निशन डायरेक्ट पेट्रोल इंजेक्शन" (गैसोलीन डायरेक्ट इंजेक्शन और कम्प्रेशन इग्निशन) के लिए अपने डिजाइनों को GDCI कहते हैं, जो दहन प्रक्रिया को नियंत्रित करने के लिए दुबला और समृद्ध कार्य भी प्रदान करता है। डेल्फी में, यह जटिल इंजेक्शन गतिकी के साथ इंजेक्टरों का उपयोग करके किया जाता है, ताकि कमी और संवर्धन के बावजूद, समग्र रूप से मिश्रण इतना दुबला बना रहे कि कालिख न बने, और नाइट्रोजन ऑक्साइड न बनने के लिए पर्याप्त तापमान कम हो। डिजाइनर मिश्रण के विभिन्न हिस्सों को नियंत्रित करते हैं ताकि वे अलग-अलग समय पर जलें। यह जटिल प्रक्रिया डीजल ईंधन से मिलती जुलती है, CO2 उत्सर्जन कम है और नाइट्रोजन ऑक्साइड का निर्माण नगण्य है। डेल्फी ने अमेरिकी सरकार से कम से कम 4 और वर्षों का वित्त पोषण प्रदान किया है, और उनके विकास में हुंडई जैसे निर्माताओं की रुचि का मतलब है कि वे रुकेंगे नहीं।

चलिए याद करते हैं Disotto

Untertürkheim में डेमलर इंजन रिसर्च लैब्स के डिजाइनरों के विकास को डायसोटो कहा जाता है और स्टार्ट-अप और अधिकतम लोड मोड में यह प्रत्यक्ष इंजेक्शन और कैस्केड टर्बोचार्जिंग के सभी लाभों का उपयोग करते हुए एक क्लासिक गैसोलीन इंजन की तरह काम करता है। हालांकि, कम से मध्यम गति और एक चक्र के भीतर लोड होने पर, इलेक्ट्रॉनिक्स इग्निशन सिस्टम को बंद कर देगा और सेल्फ-इग्निशन मोड कंट्रोल मोड पर स्विच हो जाएगा। इस मामले में, निकास वाल्व के चरण मूल रूप से उनके चरित्र को बदलते हैं। वे सामान्य से बहुत कम समय में और बहुत कम स्ट्रोक के साथ खुलते हैं - इसलिए केवल आधे निकास गैसों के पास दहन कक्ष छोड़ने का समय होता है, और बाकी को जानबूझकर सिलेंडरों में रखा जाता है, साथ ही उनमें निहित अधिकांश गर्मी . कक्षों में और भी अधिक तापमान प्राप्त करने के लिए, नोजल ईंधन के एक छोटे हिस्से को इंजेक्ट करते हैं जो प्रज्वलित नहीं होता है, लेकिन गर्म गैसों के साथ प्रतिक्रिया करता है। बाद के सेवन स्ट्रोक के दौरान, प्रत्येक सिलेंडर में बिल्कुल सही मात्रा में ईंधन का एक नया हिस्सा इंजेक्ट किया जाता है। सेवन वाल्व एक छोटे स्ट्रोक के साथ संक्षेप में खुलता है और सिलेंडर में प्रवेश करने के लिए ताजी हवा की सटीक मात्रा की अनुमति देता है और निकास गैसों के उच्च अनुपात के साथ एक दुबला ईंधन मिश्रण बनाने के लिए उपलब्ध गैसों के साथ मिश्रण करता है। इसके बाद एक संपीड़न स्ट्रोक होता है जिसमें आत्म-प्रज्वलन के क्षण तक मिश्रण का तापमान बढ़ता रहता है। प्रक्रिया का सटीक समय ईंधन, ताजी हवा और निकास गैसों की मात्रा को ठीक से नियंत्रित करके प्राप्त किया जाता है, सेंसर से निरंतर जानकारी जो सिलेंडर में दबाव को मापती है, और एक प्रणाली जो एक सनकी तंत्र का उपयोग करके संपीड़न अनुपात को तुरंत बदल सकती है। क्रैंकशाफ्ट की स्थिति बदलना। वैसे, विचाराधीन प्रणाली का संचालन एचसीसीआई मोड तक ही सीमित नहीं है।

इन सभी जटिल परिचालनों को प्रबंधित करने के लिए नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स की आवश्यकता होती है जो परंपरागत आंतरिक दहन इंजनों में पाए जाने वाले पूर्वनिर्धारित एल्गोरिदम के सामान्य सेट पर भरोसा नहीं करते हैं, लेकिन सेंसर डेटा के आधार पर रीयल-टाइम प्रदर्शन परिवर्तन की अनुमति देते हैं। कार्य कठिन है, लेकिन परिणाम इसके लायक है - 238 एचपी। 1,8-लीटर डायसोट्टो ने 700 ग्राम/किमी के एस-क्लास CO2 उत्सर्जन और कड़े यूरो 127 निर्देशों के अनुपालन के साथ अवधारणा F6 की गारंटी दी।

पाठ: जॉर्जी कोल्लेव

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