टेस्ट ड्राइव डीजल और गैसोलीन: प्रकार

डीजल और गैसोलीन इंजनों के बीच तनावपूर्ण टकराव अपने चरमोत्कर्ष पर पहुँच जाता है। नवीनतम टर्बो तकनीक, इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित कॉमन-रेल डायरेक्ट इंजेक्शन सिस्टम, उच्च संपीड़न अनुपात - प्रतिद्वंद्विता दो प्रकार के इंजनों को करीब लाती है ... और अचानक, एक प्राचीन द्वंद्व के बीच में, एक नया खिलाड़ी अचानक दृश्य पर दिखाई दिया। सूर्य के नीचे एक स्थान।

कई वर्षों की उपेक्षा के बाद, डिजाइनरों ने डीजल इंजन की विशाल क्षमता को फिर से खोजा 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 विशेषताएं एक गैसोलीन प्रतिस्पर्धी के करीब पहुंच गईं और गंभीर रेसिंग महत्वाकांक्षाओं से अधिक के साथ वोक्सवैगन रेस टौरेग और ऑडी आर 10 टीडीआई जैसी अब तक अकल्पनीय कारों को बनाना संभव हो गया। पिछले पंद्रह वर्षों की घटनाओं का कालक्रम सर्वविदित है... 1936 के दशक के डीजल इंजन 13 में मर्सिडीज-बेंज द्वारा बनाए गए अपने पूर्वजों से मौलिक रूप से भिन्न नहीं थे। इसके बाद धीमी गति से विकास की प्रक्रिया शुरू हुई, जो हाल के वर्षों में एक शक्तिशाली तकनीकी विस्फोट में बदल गई। 1 के दशक के अंत में, मर्सिडीज ने पहले ऑटोमोटिव टर्बोडीज़ल को फिर से बनाया, XNUMX के अंत में, ऑडी मॉडल में प्रत्यक्ष इंजेक्शन की शुरुआत हुई, बाद में डीजल को चार-वाल्व हेड प्राप्त हुए, और XNUMX के दशक के अंत में इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित आम रेल इंजेक्शन सिस्टम एक हकीकत बन गया. . इस बीच, गैसोलीन इंजनों में उच्च दबाव प्रत्यक्ष ईंधन इंजेक्शन पेश किया गया है, जहां आज संपीड़न अनुपात कुछ मामलों में XNUMX:XNUMX तक पहुंच जाता है। हाल ही में, टर्बो तकनीक ने भी पुनर्जागरण का अनुभव किया है, गैसोलीन इंजन टॉर्क मान अपने लचीले टर्बोडीज़ल के लिए जाने जाने वाले लोगों के करीब पहुंचने लगे हैं। हालाँकि, आधुनिकीकरण के समानांतर, गैसोलीन इंजन की लागत में गंभीर वृद्धि की ओर एक स्थिर प्रवृत्ति है ... इसलिए, दुनिया के विभिन्न हिस्सों में गैसोलीन और डीजल इंजनों के बारे में स्पष्ट पूर्वाग्रह और राय के ध्रुवीकरण के बावजूद, न तो दोनों प्रतिद्वंद्वियों का ठोस प्रभुत्व हासिल हो रहा है।

दोनों प्रकार की इकाइयों के गुणों के संयोग के बावजूद, दोनों ताप इंजनों की प्रकृति, स्वभाव और व्यवहार में अभी भी भारी अंतर है।

गैसोलीन इंजन के मामले में, हवा और वाष्पित ईंधन का मिश्रण बहुत लंबी अवधि में 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 लक्ष्य एक समान, समरूप ईंधन मिश्रण का एक अच्छी तरह से परिभाषित वायु-ईंधन अनुपात के साथ उत्पादन करना है। यह मान आमतौर पर तथाकथित "स्टोइकियोमेट्रिक मिश्रण" के करीब होता है, जिसमें ईंधन में प्रत्येक हाइड्रोजन और कार्बन परमाणु के साथ एक स्थिर संरचना में बंधने के लिए (सैद्धांतिक रूप से) सक्षम होने के लिए पर्याप्त ऑक्सीजन परमाणु होते हैं, जो केवल H20 और CO2 बनाते हैं। क्योंकि उच्च संपीड़न तापमान (गैसोलीन अंश में बहुत कम वाष्पीकरण तापमान और बहुत अधिक दहन तापमान वाले हाइड्रोकार्बन होते हैं) के कारण ईंधन में समय से पहले अनियंत्रित ऑटो-इग्निशन से बचने के लिए संपीड़न अनुपात काफी छोटा होता 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, अपूर्ण प्रक्रियाओं वाले ज़ोन दहन कक्ष में बनते हैं, जिससे कार्बन मोनोऑक्साइड और स्थिर हाइड्रोकार्बन बनते हैं, और जब लौ आगे बढ़ती है, तो इसकी परिधि पर दबाव और तापमान बढ़ जाता है, जिससे हानिकारक नाइट्रोजन ऑक्साइड का निर्माण होता है ( हवा से नाइट्रोजन और ऑक्सीजन के बीच), पेरोक्साइड और हाइड्रोपरॉक्साइड (ऑक्सीजन और ईंधन के बीच)। उत्तरार्द्ध के महत्वपूर्ण मूल्यों के संचय से अनियंत्रित विस्फोट दहन होता है, इसलिए, आधुनिक गैसोलीन में, अपेक्षाकृत स्थिर, कठिन-से-विस्फोट रासायनिक "निर्माण" वाले अणुओं के अंशों का उपयोग किया जाता है - कई अतिरिक्त प्रक्रियाएं की जाती हैं ऐसी स्थिरता प्राप्त करने के लिए रिफाइनरियों में। ईंधन की ऑक्टेन संख्या में वृद्धि सहित। बड़े पैमाने पर स्थिर मिश्रण अनुपात के कारण जो गैसोलीन इंजन चला सकते हैं, उनमें थ्रॉटल वाल्व एक महत्वपूर्ण भूमिका निभाता है, जिसके द्वारा ताजी हवा की मात्रा को समायोजित करके इंजन लोड को नियंत्रित किया जाता है। हालांकि, बदले में, आंशिक लोड मोड में महत्वपूर्ण नुकसान का स्रोत बन जाता है, जो इंजन के "गले के प्लग" की भूमिका निभाता है।

डीजल इंजन, रूडोल्फ डीजल के निर्माता का विचार संपीड़न अनुपात में काफी वृद्धि करना है, और इसलिए मशीन की थर्मोडायनामिक दक्षता। इस प्रकार, ईंधन कक्ष का क्षेत्र कम हो जाता है, और दहन की ऊर्जा सिलेंडर की दीवारों और शीतलन प्रणाली के माध्यम से नष्ट नहीं होती है, बल्कि स्वयं कणों के बीच "खर्च" होती है, जो इस मामले में प्रत्येक के बहुत करीब हैं अन्य। यदि एक पूर्व-तैयार वायु-ईंधन मिश्रण इस प्रकार के इंजन के दहन कक्ष में प्रवेश करता है, जैसा कि गैसोलीन इंजन के मामले में होता है, तो जब संपीड़न प्रक्रिया के दौरान एक निश्चित महत्वपूर्ण तापमान तक पहुँच जाता है (संपीड़न अनुपात और ईंधन के प्रकार के आधार पर) ), स्व-प्रज्वलन प्रक्रिया GMT से बहुत पहले शुरू की जाएगी। अनियंत्रित वॉल्यूमेट्रिक दहन। यह इस कारण से है कि डीजल ईंधन को अंतिम क्षण में, GMT से कुछ ही समय पहले, बहुत उच्च दबाव पर इंजेक्ट किया जाता है, जो अच्छे वाष्पीकरण, प्रसार, मिश्रण, आत्म-प्रज्वलन और एक शीर्ष गति सीमा 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 उपयुक्त आवश्यकताओं को निर्धारित करता है, जो इस मामले में डीजल ईंधन का एक अंश है - मुख्य रूप से काफी कम ऑटोइग्निशन तापमान के साथ सीधे डिस्टिलेट्स, क्योंकि एक अधिक अस्थिर संरचना और लंबे अणु उनके आसान के लिए एक शर्त हैं टूटना और ऑक्सीजन के साथ प्रतिक्रिया।

डीजल इंजन की दहन प्रक्रियाओं की एक विशेषता, एक ओर, इंजेक्शन छिद्रों के चारों ओर एक समृद्ध मिश्रण वाले क्षेत्र हैं, जहां ईंधन ऑक्सीकरण के बिना तापमान से विघटित (दरार) होता है, कार्बन कणों (कालिख) के स्रोत में बदल जाता है। और दूसरे पर. जिसमें ईंधन पूरी तरह से अनुपस्थित है और, उच्च तापमान के प्रभाव में, हवा में नाइट्रोजन और ऑक्सीजन रासायनिक संपर्क में प्रवेश करते हैं, जिससे नाइट्रोजन ऑक्साइड बनते हैं। इसलिए, डीजल इंजनों को हमेशा मध्यम-दुबले मिश्रण (यानी, हवा की गंभीर अधिकता के साथ) के साथ काम करने के लिए तैयार किया जाता है, और लोड को केवल इंजेक्ट किए गए ईंधन की मात्रा को मापकर नियंत्रित किया जाता है। इससे थ्रॉटल के उपयोग से बचा जा सकता है, जो उनके पेट्रोल समकक्षों की तुलना में एक बड़ा लाभ है। गैसोलीन इंजन के कुछ नुकसानों की भरपाई करने के लिए, डिजाइनरों ने ऐसे इंजन बनाए हैं जिनमें मिश्रण निर्माण प्रक्रिया तथाकथित "चार्ज स्तरीकरण" है।

पार्ट लोड मोड में, इंजेक्टेड फ्यूल जेट के विशेष इंजेक्शन, निर्देशित वायु प्रवाह, विशेष पिस्टन फ्रंट प्रोफाइल और अन्य समान तरीकों के कारण इष्टतम स्टोइकोमेट्रिक मिश्रण केवल स्पार्क प्लग इलेक्ट्रोड के आसपास के क्षेत्र में बनाया जाता है जो विश्वसनीय इग्निशन सुनिश्चित करता है। इस मामले में, कक्ष के अधिकांश आयतन में मिश्रण दुबला रहता है, और चूंकि इस मोड में लोड को केवल आपूर्ति की गई ईंधन की मात्रा से नियंत्रित किया जा सकता है, थ्रॉटल वाल्व पूरी तरह से खुला रह सकता है। इसके परिणामस्वरूप, घाटे में एक साथ कमी आती है और इंजन की थर्मोडायनामिक दक्षता में वृद्धि होती है। सिद्धांत रूप में, सब कुछ बढ़िया दिखता है, लेकिन अभी तक मित्सुबिशी और VW द्वारा बनाए गए इस प्रकार के इंजन की सफलता ग्लैमरस नहीं है। सामान्य तौर पर, अब तक कोई भी यह दावा नहीं कर सकता कि उसने इन तकनीकी समाधानों का पूरा लाभ उठाया है।

और यदि आप "जादुई रूप से" दो प्रकार के इंजनों के लाभों को जोड़ते हैं? उच्च डीजल संपीड़न का आदर्श संयोजन क्या होगा, दहन कक्ष की मात्रा में मिश्रण का सजातीय वितरण और समान मात्रा में समान आत्म-प्रज्वलन? हाल के वर्षों में इस प्रकार की प्रायोगिक इकाइयों के गहन प्रयोगशाला अध्ययन ने निकास गैसों में हानिकारक उत्सर्जन में महत्वपूर्ण कमी दिखाई है (उदाहरण के लिए, नाइट्रोजन ऑक्साइड की मात्रा 99% तक कम हो जाती है!) गैसोलीन इंजन की तुलना में दक्षता में वृद्धि के साथ . ऐसा लगता है कि भविष्य वास्तव में इंजनों से संबंधित है, जो ऑटोमोटिव कंपनियों और स्वतंत्र डिजाइन कंपनियों ने हाल ही में एचसीसीआई - सजातीय चार्ज संपीड़न इग्निशन इंजन या सजातीय चार्ज स्व इग्निशन इंजन के छत्र नाम के तहत एक साथ लाद दिया है।

कई अन्य प्रतीत होने वाले "क्रांतिकारी" विकासों की तरह, ऐसी मशीन बनाने का विचार नया नहीं है, और अब तक एक विश्वसनीय उत्पादन मॉडल बनाने के प्रयास अभी भी असफल रहे हैं। साथ ही, इलेक्ट्रॉनिक प्रक्रिया नियंत्रण की बढ़ती संभावनाएं और गैस वितरण प्रणालियों का अधिक लचीलापन एक नए प्रकार के इंजन के लिए बहुत यथार्थवादी और आशावादी संभावना पैदा करता है।

वास्तव में, इस मामले में, यह गैसोलीन और डीजल इंजनों के संचालन के सिद्धांतों का एक प्रकार का संकर है। एक अच्छी तरह से समरूप मिश्रण, गैसोलीन इंजन की तरह, एचसीसीआई दहन कक्षों में प्रवेश करता है, लेकिन संपीड़न से गर्मी के कारण यह स्वयं प्रज्वलित हो जाता है। नए प्रकार के इंजन को थ्रॉटल वाल्व की भी आवश्यकता नहीं होती है, क्योंकि यह दुबले मिश्रण पर चल सकता है। हालाँकि, यह ध्यान दिया जाना चाहिए कि इस मामले में "दुबला मिश्रण" का अर्थ डीजल ईंधन की परिभाषा से काफी अलग है, क्योंकि एचसीसीआई में पूर्ण दुबला और उच्च समृद्ध मिश्रण नहीं है, बल्कि यह एक प्रकार का समान रूप से दुबला मिश्रण है। ऑपरेशन का सिद्धांत सिलेंडर की पूरी मात्रा में एक समान रूप से चलती लौ के बिना और बहुत कम तापमान पर मिश्रण के एक साथ प्रज्वलन को मानता है। इससे स्वचालित रूप से निकास गैसों में नाइट्रोजन ऑक्साइड और कालिख की मात्रा में उल्लेखनीय कमी आती है, और, कई आधिकारिक स्रोतों के अनुसार, 2010-2015 में बड़े पैमाने पर उत्पादन में अधिक कुशल एचसीसीआई का बड़े पैमाने पर परिचय हुआ। मानवता को लगभग पांच लाख बैरल बचाएगा। प्रतिदिन तेल.

हालांकि, इसे प्राप्त करने से पहले, शोधकर्ताओं और इंजीनियरों को इस समय सबसे बड़ी बाधा को दूर करना होगा - विभिन्न रासायनिक संरचना, गुणों और आधुनिक ईंधन के व्यवहार वाले अंशों का उपयोग करके ऑटोइग्निशन प्रक्रियाओं को नियंत्रित करने के लिए एक विश्वसनीय तरीके की कमी। इंजन के विभिन्न भारों, क्रांतियों और तापमान की स्थिति में प्रक्रियाओं की रोकथाम के कारण कई प्रश्न उत्पन्न होते हैं। कुछ विशेषज्ञों के अनुसार, यह निकास गैसों की सटीक मापी गई मात्रा को सिलेंडर में वापस लौटाकर, मिश्रण को पहले से गरम करके, या गतिशील रूप से संपीड़न अनुपात को बदलकर, या सीधे संपीड़न अनुपात (उदाहरण के लिए, SVC साब प्रोटोटाइप) को बदलकर किया जा सकता है। चर प्रणाली गैस वितरण का उपयोग करके वाल्व बंद करने का समय बदलना।

यह अभी तक स्पष्ट नहीं है कि पूर्ण भार पर बड़ी मात्रा में ताजा मिश्रण के स्व-प्रज्वलन के कारण इंजन डिजाइन पर शोर और थर्मोडायनामिक प्रभावों की समस्या को कैसे समाप्त किया जाएगा। वास्तविक समस्या इंजन को सिलेंडर में कम तापमान पर शुरू करना है, क्योंकि ऐसी स्थितियों में आत्म-प्रज्वलन शुरू करना काफी कठिन होता है। वर्तमान में, कई शोधकर्ता वास्तविक समय में सिलेंडरों में निरंतर इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण और कार्य प्रक्रियाओं के विश्लेषण के लिए सेंसर के साथ प्रोटोटाइप के अवलोकन के परिणामों का उपयोग करके इन बाधाओं को खत्म करने के लिए काम कर रहे हैं।

होंडा, निसान, टोयोटा और जीएम सहित इस दिशा में काम करने वाली ऑटोमोबाइल कंपनियों के विशेषज्ञों के अनुसार, यह संभावना है कि पहले संयोजन कारें बनाई जाएंगी जो ऑपरेटिंग मोड को स्विच कर सकती हैं, और स्पार्क प्लग का उपयोग मामलों में एक प्रकार के सहायक के रूप में किया जाएगा। जहां एचसीसीआई को कठिनाइयों का सामना करना पड़ रहा है। वोक्सवैगन पहले से ही अपने सीसीएस (संयुक्त दहन प्रणाली) इंजन में एक समान योजना लागू कर रहा है, जो वर्तमान में केवल इसके लिए विशेष रूप से विकसित सिंथेटिक ईंधन पर चलता है।

एचसीसीआई इंजनों में मिश्रण का प्रज्वलन ईंधन, वायु और निकास गैसों के बीच अनुपात की एक विस्तृत श्रृंखला में किया जा सकता है (यह ऑटोइग्निशन तापमान तक पहुंचने के लिए पर्याप्त है), और कम दहन समय इंजन दक्षता में उल्लेखनीय वृद्धि की ओर जाता है। नई प्रकार की इकाइयों की कुछ समस्याओं को हाइब्रिड सिस्टम के संयोजन में सफलतापूर्वक हल किया जा सकता है, जैसे कि टोयोटा की हाइब्रिड सिनर्जी ड्राइव - इस मामले में, आंतरिक दहन इंजन का उपयोग केवल एक निश्चित मोड में किया जा सकता है जो गति और भार के मामले में इष्टतम है। काम पर, इस प्रकार उन तरीकों को छोड़कर जिनमें इंजन संघर्ष करता है या अक्षम हो जाता है।

एचसीसीआई इंजनों में दहन, जीएमटी के करीब स्थिति में मिश्रण के तापमान, दबाव, मात्रात्मक और गुणात्मक संरचना के एकीकृत नियंत्रण के माध्यम से प्राप्त किया जाता है, स्पार्क प्लग का उपयोग करके बहुत सरल इग्निशन की पृष्ठभूमि के खिलाफ वास्तव में एक बड़ी समस्या है। दूसरी ओर, एचसीसीआई को अशांत प्रक्रियाएं बनाने की आवश्यकता नहीं है, जो स्व-प्रज्वलन की एक साथ वॉल्यूमेट्रिक प्रकृति के कारण गैसोलीन और विशेष रूप से डीजल इंजन के लिए महत्वपूर्ण हैं। साथ ही, यही कारण है कि छोटे तापमान विचलन से भी गतिज प्रक्रियाओं में महत्वपूर्ण परिवर्तन हो सकते हैं।

व्यवहार में, इस प्रकार के इंजन के भविष्य के लिए सबसे महत्वपूर्ण कारक ईंधन का प्रकार है, और सही डिजाइन समाधान दहन कक्ष में इसके व्यवहार के विस्तृत ज्ञान के साथ ही पाया जा सकता है। इसलिए, कई मोटर वाहन कंपनियां वर्तमान में तेल कंपनियों (जैसे टोयोटा और एक्सॉनमोबिल) के साथ काम कर रही हैं, और इस स्तर पर अधिकांश प्रयोग विशेष रूप से डिज़ाइन किए गए सिंथेटिक ईंधन के साथ किए जाते हैं, जिनकी संरचना और व्यवहार की गणना पहले से की जाती है। एचसीसीआई में गैसोलीन और डीजल ईंधन का उपयोग करने की दक्षता क्लासिक इंजनों के तर्क के विपरीत है। गैसोलीन के उच्च ऑटो-इग्निशन तापमान के कारण, उनमें संपीड़न अनुपात 12: 1 से 21: 1 तक भिन्न हो सकता है, और डीजल ईंधन में, जो कम तापमान पर प्रज्वलित होता है, यह अपेक्षाकृत छोटा होना चाहिए - केवल 8 के क्रम में :1.

पाठ: जॉर्जी कोल्लेव

फोटो: कंपनी