डीजल और गैसोलीन: प्रकार

डीजल और गैसोलीन: प्रकार

डीजल और गैसोलीन इंजन के बीच तनाव का टकराव अपने चरमोत्कर्ष पर पहुँच जाता है। नवीनतम टर्बो प्रौद्योगिकियों, इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित कॉमन-रेल डायरेक्ट इंजेक्शन सिस्टम, उच्च संपीड़न अनुपात - प्रतिद्वंद्विता दो प्रकार के इंजनों को करीब लाता है ... और अचानक, एक प्राचीन द्वंद्वयुद्ध के बीच, एक नया खिलाड़ी अचानक दृश्य पर दिखाई दिया। सूर्य के नीचे एक जगह।

कई वर्षों की उपेक्षा के बाद, डिजाइनरों ने डीजल इंजन की विशाल क्षमता को फिर से खोज लिया है और नई प्रौद्योगिकियों के गहन परिचय के माध्यम से इसके विकास को गति दी है। यह इस बिंदु पर पहुंच गया कि इसकी गतिशील विशेषताओं ने एक गैसोलीन प्रतियोगी की विशेषताओं से संपर्क किया और वोक्सवैगन रेस टाउरेग जैसी हिस्टेरो अकल्पनीय कारों के निर्माण की अनुमति दी और ऑडी एक R10 TDI गंभीर रेसिंग महत्वाकांक्षा से अधिक के साथ। पिछले पंद्रह वर्षों की घटनाओं के कालक्रम को अच्छी तरह से जाना जाता है ... XNUMX-ies के डीजल इंजन मौलिक रूप से अपने पूर्वजों से भिन्न नहीं थे, निर्मित मर्सीडिज़-1936 में वापस। धीमी गति से विकास की एक प्रक्रिया, हाल के वर्षों में एक शक्तिशाली तकनीकी विस्फोट में बढ़ रही है। 13 के दशक के उत्तरार्ध में, मर्सिडीज ने पहली ऑटोमोबाइल टर्बोडीज़ल को फिर से बनाया, 1 एस के अंत में, प्रत्यक्ष इंजेक्शन ने ऑडी मॉडल में अपनी शुरुआत की, बाद में डिसेल्स को चार-वाल्व सिर मिले, और देर से XNUMXs में, इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित कॉमन इंजेक्शन सिस्टम एक वास्तविकता बन गए। . इस बीच, उच्च दबाव वाले प्रत्यक्ष ईंधन इंजेक्शन को गैसोलीन इंजनों में पेश किया गया है, जहां आज संपीड़न अनुपात XNUMX: XNUMX तक पहुंच गया है। हाल ही में, टर्बो प्रौद्योगिकी भी एक पुनर्जागरण का अनुभव कर रही है, गैसोलीन इंजनों के टोक़ मूल्यों के साथ प्रसिद्ध लचीले टर्बो डीजल के टोक़ मूल्यों का काफी दृष्टिकोण शुरू हो रहा है। हालांकि, आधुनिकीकरण के समानांतर, गैसोलीन इंजन की कीमत में एक गंभीर वृद्धि की दिशा में एक स्थिर प्रवृत्ति बनी हुई है ... इसलिए, दुनिया के विभिन्न हिस्सों में गैसोलीन और डीजल इंजनों के बारे में स्पष्ट पूर्वाग्रह और ध्रुवीकरण के बावजूद, दोनों प्रतिद्वंद्वियों में से कोई भी ठोस वर्चस्व हासिल नहीं कर रहा है।

दो प्रकार की इकाइयों के गुणों के संयोग के बावजूद, दो ऊष्मा इंजनों की प्रकृति, चरित्र और व्यवहार में अभी भी भारी अंतर हैं।

गैसोलीन इकाई के मामले में, हवा और वाष्पित ईंधन का मिश्रण बहुत अधिक समय तक बनता है और दहन प्रक्रिया शुरू होने से बहुत पहले शुरू हो जाता है। कार्बोरेटर या आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक प्रत्यक्ष इंजेक्शन सिस्टम का उपयोग करते हुए, मिश्रण का उद्देश्य एक समान, सजातीय ईंधन मिश्रण को एक अच्छी तरह से परिभाषित वायु-ईंधन अनुपात के साथ प्राप्त करना है। यह मान आम तौर पर तथाकथित "स्टोइकोमेट्रिक मिश्रण" के करीब होता है, जिसमें ईंधन में हर हाइड्रोजन और कार्बन परमाणु के साथ एक स्थिर संरचना में बंधने में सक्षम (सैद्धांतिक रूप से) होने के लिए पर्याप्त ऑक्सीजन परमाणु होते हैं, जो केवल H20 और CO2 बनाते हैं। चूंकि संपीडन अनुपात उच्च संपीड़न तापमान (गैसोलीन अंश में हाइड्रोकार्बन के काफी कम वाष्पीकरण तापमान और काफी उच्च दहन तापमान के साथ होता है) के कारण ईंधन में कुछ पदार्थों के समय से पहले अनियंत्रित आत्म-प्रज्वलन से बचने के लिए पर्याप्त है। डीजल अंश में उन लोगों से आत्म-प्रज्वलन), स्पार्क प्लग द्वारा मिश्रण का प्रज्वलन शुरू किया जाता है और दहन एक निश्चित गति सीमा पर आगे बढ़ने के रूप में होता है। दुर्भाग्य से, कार्बन मोनोऑक्साइड और स्थिर हाइड्रोकार्बन के गठन के लिए अग्रणी अपूर्ण प्रक्रियाओं वाले ज़ोन दहन कक्ष में बनते हैं, और जैसे ही लौ सामने चलती है, इसकी परिधि में दबाव और तापमान बढ़ जाता है, जिससे हानिकारक नाइट्रोजन ऑक्साइड (हवा से नाइट्रोजन और ऑक्सीजन के बीच) का निर्माण होता है। पेरोक्साइड और हाइड्रोपरॉक्साइड (ऑक्सीजन और ईंधन के बीच)। बाद के महत्वपूर्ण मूल्यों के संचय से अनियंत्रित विस्फोट हो जाता है, इसलिए, आधुनिक गैसोलीन अपेक्षाकृत स्थिर रासायनिक "संरचना" के साथ अणुओं के अंशों का उपयोग करते हैं जो कि विस्फोट करना मुश्किल है - इस प्रतिरोध को प्राप्त करने के लिए तेल रिफाइनरियों में कई अतिरिक्त प्रक्रियाएं की जाती हैं। ईंधन की ओकटाइन संख्या में वृद्धि सहित। बड़े पैमाने पर तय मिश्रण अनुपात के कारण जो गैसोलीन इंजन को संभाल सकता है, थ्रॉटल वाल्व एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जो ताजा हवा की मात्रा को विनियमित करके इंजन लोड को नियंत्रित करता है। हालांकि, यह बदले में, आंशिक लोड मोड में महत्वपूर्ण नुकसान का स्रोत बन जाता है, इंजन के "गले प्लग" के एक प्रकार के रूप में कार्य करता है।

डीजल इंजन के निर्माता, रुडोल्फ डीजल का विचार, संपीड़न अनुपात को बढ़ाने के लिए है, और इसलिए मशीन की थर्मोडायनामिक दक्षता। इस प्रकार, ईंधन कक्ष का क्षेत्र कम हो जाता है, और सिलेंडर की दीवारों और शीतलन प्रणाली के माध्यम से दहन ऊर्जा का प्रसार नहीं किया जाता है, लेकिन स्वयं कणों के बीच "खर्च" किया जाता है, जो इस मामले में एक दूसरे के बहुत करीब हैं। यदि पहले से तैयार ईंधन-हवा का मिश्रण इस तरह के इंजन के दहन कक्ष में प्रवेश करता है, जैसा कि गैसोलीन इंजन के मामले में होता है, तो जब जीएमटी से बहुत पहले संपीड़न प्रक्रिया (संपीड़न अनुपात और ईंधन के प्रकार पर निर्भर करता है) के दौरान एक निश्चित महत्वपूर्ण तापमान तक पहुंच जाता है, तो ऑटोइग्निशन प्रक्रिया शुरू की जाएगी। अनियंत्रित वॉल्यूमेट्रिक दहन। यह इस कारण से है कि जीएमटी से कुछ समय पहले, अंतिम क्षण में ईंधन को एक डीजल इंजन में इंजेक्ट किया जाता है, जो अच्छे वाष्पीकरण, प्रसार, मिश्रण, आत्म-प्रज्वलन और अधिकतम गति को सीमित करने की आवश्यकता के लिए समय की महत्वपूर्ण कमी पैदा करता है, जो शायद ही कभी सीमा से अधिक हो। 4500 आरपीएम से यह दृष्टिकोण ईंधन की गुणवत्ता के लिए संबंधित आवश्यकताओं को स्थापित करता है, जो इस मामले में डीजल ईंधन का अंश है - मुख्य रूप से प्रत्यक्ष रूप से काफी कम ऑटोइग्निशन तापमान के साथ डिस्टिलेट, क्योंकि अधिक अस्थिर संरचना और लंबे अणु उनके आसान टूटने के लिए एक शर्त है ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया।

डीजल इंजन की दहन प्रक्रियाओं की एक विशेषता है, एक तरफ, इंजेक्शन छेद के चारों ओर एक समृद्ध मिश्रण के साथ ज़ोन, जहां ईंधन ऑक्सीकरण के बिना तापमान से (दरारें) विघटित होता है, कार्बन कणों (कालिख) के स्रोत में बदल जाता है, और दूसरी तरफ। जिसमें कोई ईंधन नहीं होता है, और उच्च तापमान के प्रभाव में, नाइट्रोजन के ऑक्सीकरण से हवा के नाइट्रोजन और ऑक्सीजन रासायनिक संपर्क में आते हैं। इसलिए, डीजल इंजनों को हमेशा मध्यम-दुबले मिश्रण (जो कि हवा की एक गंभीर अधिकता के साथ) के साथ संचालित करने के लिए तैयार किया जाता है, और लोड को केवल इंजेक्शन वाले ईंधन की मात्रा से नियंत्रित किया जाता है। यह थ्रॉटल का उपयोग करने से बचता है, जो उनके गैसोलीन समकक्षों पर एक बड़ा लाभ है। गैसोलीन इंजन की कुछ कमियों की भरपाई करने के लिए, डिजाइनरों ने इंजन बनाए हैं जिसमें मिश्रण निर्माण प्रक्रिया तथाकथित "चार्ज स्तरीकरण" है।

आंशिक लोड मोड में, इष्टतम स्टोइकोमेट्रिक मिश्रण स्पार्क प्लग इलेक्ट्रोड के आसपास के क्षेत्र में केवल एक इंजेक्शन ईंधन जेट के एक विशेष इंजेक्शन, एक निर्देशित हवा का प्रवाह, एक विशेष पिस्टन फ्रंट प्रोफाइल और अन्य समान तरीकों से बनाया जाता है जो अज्ञानता विश्वसनीयता सुनिश्चित करते हैं। इसी समय, चैम्बर की अधिकांश मात्रा में मिश्रण दुबला रहता है, और चूंकि इस मोड में लोड केवल आपूर्ति किए गए ईंधन की मात्रा द्वारा नियंत्रित किया जा सकता है, थ्रॉटल वाल्व पूरी तरह से खुला रह सकता है। यह बदले में, घाटे में एक साथ कमी और इंजन की थर्मोडायनामिक दक्षता में वृद्धि की ओर जाता है। सिद्धांत रूप में, सब कुछ बहुत अच्छा लग रहा है, लेकिन अभी तक इस प्रकार के उत्पादन इंजन की सफलता मित्सुबिशी और VW ग्लैमरस नहीं है। सामान्य तौर पर, अब तक कोई भी यह दावा नहीं कर सकता है कि उन्होंने इन तकनीकी समाधानों का पूरा लाभ उठाया है।

और क्या होगा यदि दो प्रकार के इंजनों के फायदे "जादुई" तरीके से संयुक्त हों? डीजल इंजन के उच्च संपीड़न, दहन कक्ष के पूरे वॉल्यूम में मिश्रण का समान वितरण और समान मात्रा में समान ऑटोइग्निशन का आदर्श संयोजन क्या होगा? हाल के वर्षों में इस प्रकार की प्रयोगात्मक इकाइयों के गहन प्रयोगशाला अध्ययनों ने निकास गैसों में हानिकारक उत्सर्जन में उल्लेखनीय कमी दिखाई है (उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन ऑक्साइड की मात्रा 99% तक कम हो गई है!) गैसोलीन इंजन की तुलना में दक्षता में वृद्धि के साथ। ऐसा लगता है कि भविष्य वास्तव में उन इंजनों से संबंधित है जो ऑटो कंपनियों और स्वतंत्र विकास कंपनियों ने हाल ही में एचसीसीआई के तहत विलय किए हैं - सजातीय प्रभार संपीड़न इग्निशन इंजन या सजातीय सहज इग्निशन इंजन।

कई अन्य "क्रांतिकारी" घटनाक्रमों की तरह, ऐसी मशीन बनाने का विचार नया नहीं है, और एक विश्वसनीय उत्पादन मॉडल बनाने के प्रयास अभी भी असफल हैं। इसी समय, तकनीकी प्रक्रिया के इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण और गैस वितरण प्रणालियों के महान लचीलेपन की बढ़ती संभावनाएं नए प्रकार के इंजन के लिए बहुत यथार्थवादी और आशावादी संभावना पैदा करती हैं।

वास्तव में, इस मामले में यह गैसोलीन और डीजल इंजनों के संचालन के सिद्धांतों का एक प्रकार का संकर है। गैसोलीन इंजन की तरह एक अच्छी तरह से समरूप मिश्रण एचसीसीआई के दहन कक्षों में प्रवेश करता है, लेकिन यह संपीड़न से गर्मी द्वारा स्वयं प्रज्वलित होता है। नए प्रकार के इंजन को थ्रॉटल वाल्व की भी आवश्यकता नहीं होती है क्योंकि यह दुबला मिश्रण पर चल सकता है। हालांकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस मामले में "लीन" की परिभाषा का अर्थ डीजल की परिभाषा से काफी भिन्न होता है, क्योंकि एचसीसीआई में पूरी तरह से दुबला और अत्यधिक समृद्ध मिश्रण नहीं है, लेकिन एक समान रूप से दुबला मिश्रण है। ऑपरेशन के सिद्धांत में सिलेंडर की पूरी मात्रा में मिश्रण का एक साथ प्रज्वलन शामिल है जो समान रूप से चलती लौ के सामने और बहुत कम तापमान पर होता है। यह स्वचालित रूप से नाइट्रोजन ऑक्साइड की मात्रा में उल्लेखनीय कमी लाता है और निकास गैसों में कालिख लगाता है, और कई आधिकारिक सूत्रों के अनुसार, 2010-2015 में सीरियल ऑटोमोटिव उत्पादन में बहुत अधिक कुशल एचसीसीआई का व्यापक परिचय। लगभग आधा मिलियन बैरल मानवता को बचाएगा। तेल रोज।

हालांकि, इसे प्राप्त करने से पहले, शोधकर्ताओं और इंजीनियरों को अब तक की सबसे बड़ी ठोकर को पार करना होगा - विभिन्न रासायनिक संरचना, गुणों और आधुनिक ईंधन के व्यवहार के साथ अंशों का उपयोग करके ऑटोइग्निशन प्रक्रियाओं को नियंत्रित करने के लिए एक विश्वसनीय तरीके की कमी। इंजन संचालन के विभिन्न भार, गति और तापमान मोड पर प्रक्रियाओं के शामिल होने से कई प्रश्न उत्पन्न होते हैं। कुछ विशेषज्ञों के अनुसार, यह सिलेंडर में वापस निकास गैसों की एक सटीक रूप से पैमाइश मात्रा को वापस करके, मिश्रण को प्रीहीट करके, या गतिशील रूप से संपीड़न अनुपात को बदलकर, या सीधे संपीड़न अनुपात को बदलकर किया जा सकता है (उदाहरण के लिए, एसवीसी प्रोटोटाइप साब) या चर वाल्व टाइमिंग सिस्टम का उपयोग करके वाल्व बंद करने के क्षण को बदलकर।

यह अभी तक स्पष्ट नहीं है कि इंजन लोड पर शोर और थर्मोडायनामिक प्रभावों की समस्या को पूर्ण भार पर ताजा मिश्रण की बड़ी मात्रा में सहज प्रज्वलन के कारण कैसे समाप्त किया जाएगा। वास्तविक समस्या कम सिलेंडर तापमान पर इंजन को शुरू करना है, क्योंकि ऐसी परिस्थितियों में आत्म-प्रज्वलन शुरू करना काफी मुश्किल है। कई शोधकर्ता वर्तमान में निरंतर इलेक्ट्रॉनिक मॉनिटरिंग और सिलेंडर रिफ्लेक्स के वास्तविक समय विश्लेषण के लिए सेंसर प्रोटोटाइप टिप्पणियों का उपयोग करके इन बाधाओं को खत्म करने के लिए काम कर रहे हैं।

इस क्षेत्र में काम करने वाले ऑटोमोटिव कंपनियों के विशेषज्ञों के अनुसार, सहित होंडा, निसान, टोयोटा और जीएम संभवत: पहले कॉम्बो कारों का निर्माण करेंगे जो ऑपरेशन के मोड को बदल सकते हैं, और स्पार्क प्लग का उपयोग उन मामलों में एक प्रकार के सहायक के रूप में किया जाएगा जहां एचसीसीआई संघर्ष कर रहा है। वोक्सवैगन पहले से ही अपने सीसीएस (कंबाइंड कम्बशन सिस्टम) इंजन में एक समान योजना लागू कर रहा है, जो वर्तमान में केवल सिंथेटिक ईंधन पर चलता है जो विशेष रूप से इसके लिए विकसित किया गया है।

HCCI के इंजनों में मिश्रण का प्रज्वलन ईंधन, वायु और निकास गैसों के बीच अनुपात की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जा सकता है (यह ऑटो-इग्निशन तापमान तक पहुंचने के लिए पर्याप्त है), और एक छोटी दहन अवधि इंजन दक्षता में उल्लेखनीय वृद्धि की ओर ले जाती है। नई प्रकार की इकाइयों की कुछ समस्याओं को हाइब्रिड सिस्टम जैसे कि टोयोटा से हाइब्रिड सिनर्जी ड्राइव के संयोजन में सफलतापूर्वक हल किया जा सकता है - इस मामले में, दहन इंजन का उपयोग केवल एक निश्चित मोड में किया जा सकता है, गति और भार के मामले में इष्टतम। काम पर, इस प्रकार मोड को दरकिनार करना जिसमें इंजन में कठिनाई होती है या अप्रभावी हो जाती है।

एचटीसीआई इंजनों में दहन, तापमान, दबाव, मात्रा और जीएमटी के करीब की स्थिति में मिश्रण की गुणवत्ता के एकीकृत नियंत्रण के माध्यम से हासिल की गई, वास्तव में एक स्पार्क प्लग के साथ बहुत आसान प्रज्वलन की पृष्ठभूमि के खिलाफ एक बड़ी समस्या है। दूसरी ओर, एचसीसीआई को अशांत प्रक्रियाओं को बनाने की आवश्यकता नहीं है, जो गैसोलीन और विशेष रूप से डीजल इंजन के लिए महत्वपूर्ण हैं, आत्म-इग्निशन के साथ-साथ स्वैच्छिक प्रकृति के कारण। इसी समय, यह इस कारण से है कि छोटे तापमान विचलन भी गतिज प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण बदलाव ला सकते हैं।

व्यवहार में, इस प्रकार के इंजन के भविष्य के लिए सबसे महत्वपूर्ण कारक ईंधन का प्रकार है, और सही डिजाइन समाधान केवल दहन कक्ष में इसके व्यवहार के विस्तृत ज्ञान के साथ मिल सकता है। इसलिए, कई ऑटो कंपनियां अब तेल कंपनियों (जैसे टोयोटा और एक्सॉनमोबिल) के साथ काम करती हैं, और इस स्तर पर अधिकांश प्रयोग विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए सिंथेटिक ईंधन के साथ किए जाते हैं, जिनकी रचना और व्यवहार की गणना पहले से की जाती है। एचसीसीआई में गैसोलीन और डीजल की दक्षता क्लासिक इंजनों के तर्क के खिलाफ जाती है। गैसोलीन के उच्च ऑटोइग्निशन तापमान के कारण, उनमें संपीड़न अनुपात 12: 1 से 21: 1 तक भिन्न हो सकता है, और डीजल ईंधन में, कम तापमान पर प्रज्वलित, यह अपेक्षाकृत छोटा होना चाहिए - केवल 8: 1 के बारे में।

पाठ: जॉर्जी कोल्लेव

फोटो: कंपनी

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