टेस्ट ड्राइव्ह गॅसोलीन आणि डिझेल इंजिन्स सिंगल इंजिन किंवा HCCI इंजिनमध्ये: भाग 2

मालिकेत वापरणारे ते पहिले असतील असे माजदाचे म्हणणे आहे

पेट्रोल सारख्या स्वच्छ वायू आणि डिझेल इंधनाच्या कार्यक्षमतेसह. कॉम्प्रेशन दरम्यान एकसंध मिश्रण आणि ऑटोइग्निशनसह आदर्श इंजिनची रचना करताना काय होते याबद्दल हा लेख आहे. डिझाइनर त्यास फक्त एचसीसीआय म्हणतात.

ज्ञानाचे संचय

अशा प्रक्रियांचा पाया सत्तरच्या दशकात आहे, जेव्हा जपानी अभियंता ओनिशी यांनी "थर्मो-वातावरणात सक्रिय दहन" तंत्रज्ञान विकसित केले. यार्डमध्ये, 1979 हा दुसरा तेल संकटाचा काळ आणि पर्यावरणीय स्वरूपाच्या पहिल्या गंभीर कायदेशीर निर्बंधांचा काळ आहे आणि अभियंत्याचे ध्येय आहे की त्या वेळी दोन-स्ट्रोक मोटारसायकली या आवश्यकतांनुसार सामान्यपणे आणणे. हे ज्ञात आहे की लाईट आणि आंशिक लोड मोडमध्ये, दोन-स्ट्रोक युनिट्सच्या सिलेंडरमध्ये मोठ्या प्रमाणात एक्झॉस्ट गॅस साठवले जातात आणि जपानी डिझायनरची कल्पना आहे की त्याचे तोटे तयार करून फायद्यांमध्ये बदलणे. ज्वलन प्रक्रिया ज्यामध्ये अवशिष्ट वायू आणि उच्च इंधन तापमान उपयुक्त कामासाठी मिसळले जाते. .

प्रथमच, ओनिशी टीममधील अभियंते स्वतःमध्ये जवळजवळ क्रांतिकारक तंत्रज्ञान लागू करण्यात सक्षम झाले, ज्यामुळे उत्स्फूर्त ज्वलन प्रक्रिया सुरू झाली ज्याने खरोखर यशस्वीरित्या एक्झॉस्ट उत्सर्जन कमी केले. तथापि, त्यांना इंजिनच्या कार्यक्षमतेत लक्षणीय सुधारणा देखील आढळल्या आणि विकासाचे अनावरण झाल्यानंतर लगेचच, टोयोटा, मित्सुबिशी आणि होंडा यांनी तत्सम प्रक्रिया प्रदर्शित केल्या. डिझाइनर अत्यंत गुळगुळीत आणि त्याच वेळी प्रोटोटाइपमधील उच्च-गती ज्वलन, कमी इंधन वापर आणि हानिकारक उत्सर्जन पाहून आश्चर्यचकित झाले. 1983 मध्ये, चार-स्ट्रोक सेल्फ-इग्निशन इंजिनचे पहिले प्रयोगशाळेचे नमुने दिसू लागले, ज्यामध्ये विविध ऑपरेटिंग मोडमध्ये प्रक्रिया नियंत्रण शक्य आहे कारण वापरलेल्या इंधनातील घटकांची रासायनिक रचना आणि गुणोत्तर पूर्णपणे ज्ञात आहे. तथापि, या प्रक्रियेचे विश्लेषण काहीसे आदिम आहे, कारण ते या गृहीतावर आधारित आहे की या प्रकारच्या इंजिनमध्ये ते रासायनिक प्रक्रियेच्या गतीशास्त्रामुळे चालते आणि मिश्रण आणि अशांतता यासारख्या भौतिक घटना क्षुल्लक आहेत. 80 च्या दशकात चेंबर व्हॉल्यूममध्ये दबाव, तापमान आणि इंधन आणि हवेच्या घटकांच्या एकाग्रतेवर आधारित प्रक्रियेच्या पहिल्या विश्लेषणात्मक मॉडेलसाठी पाया घातला गेला. डिझाइनर या निष्कर्षापर्यंत पोहोचले की या प्रकारच्या इंजिनचे ऑपरेशन दोन मुख्य भागांमध्ये विभागले जाऊ शकते - इग्निशन आणि व्हॉल्यूमेट्रिक एनर्जी रिलीझ. संशोधन परिणामांचे विश्लेषण असे दर्शविते की स्वयं-इग्निशन त्याच कमी-तापमानाच्या प्राथमिक रासायनिक प्रक्रियांद्वारे सुरू होते (पेरोक्साईड्सच्या निर्मितीसह 700 अंशांपेक्षा कमी) जी गॅसोलीन इंजिनमध्ये हानिकारक विस्फोट दहन आणि मुख्य ऊर्जा सोडण्याच्या प्रक्रियेस जबाबदार असतात. उच्च तापमान आहेत. आणि या सशर्त तापमान मर्यादेच्या वर केले जातात.

हे स्पष्ट आहे की तापमान आणि दबाव यांच्या प्रभावाखाली रासायनिक संरचना आणि चार्जच्या रचनेतील बदलांच्या परिणामांच्या अभ्यासावर आणि अभ्यासावर काम केंद्रित केले पाहिजे. या मोड्समध्ये कोल्ड स्टार्ट आणि जास्तीत जास्त लोडवर काम करणे नियंत्रित करण्यात अक्षमतेमुळे, अभियंते स्पार्क प्लगचा वापर करतात. डिझेल इंधन वापरताना कार्यक्षमता कमी असते या सिद्धांताची प्रात्यक्षिक चाचणी देखील पुष्टी करते, कारण कॉम्प्रेशन रेशो तुलनेने कमी असणे आवश्यक आहे आणि उच्च कम्प्रेशनवर, सेल्फ-इग्निशन प्रक्रिया खूप लवकर होते. कम्प्रेशन स्ट्रोक. त्याच वेळी, हे दिसून येते की डिझेल इंधन वापरताना, डिझेल इंधनाच्या ज्वलनशील अंशांच्या बाष्पीभवनात समस्या आहेत आणि त्यांच्या पूर्व-ज्वाला रासायनिक प्रतिक्रिया उच्च-ऑक्टेन गॅसोलीनपेक्षा जास्त स्पष्ट आहेत. आणि आणखी एक अतिशय महत्त्वाचा मुद्दा - हे दिसून आले की HCCI इंजिन सिलिंडरमधील संबंधित दुबळ्या मिश्रणांमध्ये 50% पर्यंत अवशिष्ट वायूंसह समस्यांशिवाय कार्य करतात. या सर्वांवरून असे दिसून येते की या प्रकारच्या युनिट्समध्ये काम करण्यासाठी गॅसोलीन अधिक योग्य आहेत आणि विकास या दिशेने निर्देशित केला जातो.

वास्तविक वाहन उद्योगाच्या जवळ असलेली पहिली इंजिन, ज्यात या प्रक्रिया यशस्वीरित्या व्यवहारात राबविल्या गेल्या, 1,6 मध्ये व्हीडब्ल्यू 1992-लिटर इंजिनमध्ये बदल केले गेले. त्यांच्या मदतीने, वोल्फ्सबर्ग मधील डिझाइनर्स आंशिक लोडवर 34% कार्यक्षमता वाढविण्यास सक्षम होते. थोड्या वेळाने, १ 1996 XNUMX. मध्ये, एचसीसीआय इंजिनची पेट्रोल आणि थेट इंजेक्शन डिझेल इंजिनशी थेट तुलना केली गेली की एचसीसीआय इंजिनमध्ये महाग इंजेक्शन सिस्टमची आवश्यकता न घेता सर्वात कमी इंधन वापर आणि एनओएक्स उत्सर्जन दिसून आले. इंधन वर.

आज काय चालले आहे

आज, आकार कमी करण्याचे निर्देश असूनही, जीएम HCCI इंजिन विकसित करत आहे आणि कंपनीला विश्वास आहे की या प्रकारच्या मशीनमुळे पेट्रोल इंजिन सुधारण्यास मदत होईल. हेच मत माझदा अभियंत्यांचे आहे, परंतु आम्ही त्यांच्याबद्दल पुढील अंकात बोलू. सँडिया नॅशनल लॅबोरेटरीजमध्ये, जीएमशी जवळून काम करत आहेत, ते सध्या एक नवीन वर्कफ्लो सुधारत आहेत जे एचसीसीआयचे एक रूप आहे. विकसक त्याला "कमी तापमान गॅसोलीन दहन" साठी एलटीजीसी म्हणतात. पूर्वीच्या डिझाईन्समध्ये, एचसीसीआय मोड्स एका संकीर्ण ऑपरेटिंग रेंजपर्यंत मर्यादित आहेत आणि आकार कमी करण्यासाठी आधुनिक मशीनपेक्षा जास्त फायदा नाही, शास्त्रज्ञांनी तरीही मिश्रण स्तरीकरण करण्याचा निर्णय घेतला. दुसऱ्या शब्दांत, तंतोतंत नियंत्रित गरीब आणि श्रीमंत क्षेत्र तयार करण्यासाठी, परंतु अधिक डिझेलच्या उलट. शतकाच्या शेवटी घडलेल्या घटनांनी हे सिद्ध केले आहे की हायड्रोकार्बन आणि CO-CO2 च्या ऑक्सिडेशन प्रतिक्रिया पूर्ण करण्यासाठी ऑपरेटिंग तापमान अनेकदा अपुरे पडते. जेव्हा मिश्रण समृद्ध आणि कमी होते, तेव्हा समस्या दूर होते, कारण दहन प्रक्रियेदरम्यान त्याचे तापमान वाढते. तथापि, नायट्रोजन ऑक्साईडची निर्मिती सुरू न करणे पुरेसे कमी आहे. शतकाच्या शेवटी, डिझायनर्सचा अजूनही विश्वास होता की एचसीसीआय हा डिझेल इंजिनसाठी कमी तापमानाचा पर्याय आहे ज्यामुळे नायट्रोजन ऑक्साईड तयार होत नाही. तथापि, नवीन LTGC प्रक्रियेत ते तयार केलेले नाहीत. मूळ जीएम प्रोटोटाइप प्रमाणे गॅसोलीन देखील या हेतूसाठी वापरला जातो, कारण त्यात कमी वाष्पीकरण तापमान (आणि हवेमध्ये चांगले मिसळणे) असते परंतु उच्च स्वयंप्रदर्शन तापमान असते. प्रयोगशाळा डिझायनर्सच्या मते, एलटीजीसी मोड आणि स्पार्क इग्निशनचे संयोजन अधिक प्रतिकूल आणि नियंत्रणात कठीण अवस्थेत, जसे की पूर्ण लोड, परिणामी मशीन्स अस्तित्वात असलेल्या डाउनसाइजिंग युनिट्सपेक्षा अधिक कार्यक्षम असतील. डेल्फी ऑटोमोटिव्ह एक समान कॉम्प्रेशन इग्निशन प्रक्रिया विकसित करत आहे. ते त्यांच्या डिझाईन्सला GDCI म्हणतात, "कॉम्प्रेशन इग्निशन डायरेक्ट पेट्रोल इंजेक्शन" (गॅसोलीन डायरेक्ट इंजेक्शन आणि कॉम्प्रेशन इग्निशन) साठी, जे दहन प्रक्रिया नियंत्रित करण्यासाठी दुबळे आणि समृद्ध काम देखील प्रदान करते. डेल्फीमध्ये, हे जटिल इंजेक्शन डायनॅमिक्ससह इंजेक्टर वापरून केले जाते, जेणेकरून, कमी होणे आणि संवर्धन असूनही, मिश्रण संपूर्णपणे काजळी बनू नये म्हणून पुरेसे पातळ राहते आणि नायट्रोजन ऑक्साईड तयार न करण्यासाठी पुरेसे कमी तापमान असते. डिझायनर मिश्रणाचे वेगवेगळे भाग नियंत्रित करतात जेणेकरून ते वेगवेगळ्या वेळी बर्न होतील. ही जटिल प्रक्रिया डिझेल इंधनासारखी आहे, CO2 उत्सर्जन कमी आहे आणि NOx निर्मिती नगण्य आहे. डेल्फीने अमेरिकन सरकारकडून कमीत कमी आणखी 4 वर्षांचा निधी उपलब्ध करून दिला आहे आणि त्यांच्या विकासात ह्युंदाईसारख्या उत्पादकांचे हित म्हणजे ते थांबणार नाहीत.

चला डिस्कोला लक्षात ठेवूया

Untertürkheim मधील Daimler Engine Research Labs च्या डिझायनर्सच्या विकासाला Diesotto म्हणतात आणि स्टार्ट-अप आणि कमाल लोड मोडमध्ये ते थेट इंजेक्शन आणि कॅस्केड टर्बोचार्जिंगचे सर्व फायदे वापरून क्लासिक गॅसोलीन इंजिनसारखे कार्य करते. तथापि, एका चक्रात कमी ते मध्यम गती आणि लोडवर, इलेक्ट्रॉनिक्स इग्निशन सिस्टम बंद करेल आणि सेल्फ-इग्निशन मोड कंट्रोल मोडवर स्विच करेल. या प्रकरणात, एक्झॉस्ट वाल्व्हचे टप्पे त्यांचे वर्ण आमूलाग्र बदलतात. ते नेहमीपेक्षा खूप कमी वेळात आणि खूप कमी स्ट्रोकसह उघडतात - त्यामुळे केवळ अर्ध्या एक्झॉस्ट वायूंना ज्वलन कक्ष सोडण्यास वेळ असतो आणि उर्वरित भाग मुद्दाम सिलिंडरमध्ये ठेवला जातो, त्यामध्ये असलेल्या बहुतेक उष्णतासह. . चेंबर्समध्ये आणखी उच्च तापमान मिळविण्यासाठी, नोझल्स इंधनाचा एक छोटासा भाग इंजेक्ट करतात जो प्रज्वलित होत नाही, परंतु गरम झालेल्या वायूंवर प्रतिक्रिया देतो. त्यानंतरच्या सेवन स्ट्रोक दरम्यान, इंधनाचा एक नवीन भाग प्रत्येक सिलेंडरमध्ये योग्य प्रमाणात इंजेक्शन केला जातो. इनटेक व्हॉल्व्ह थोड्या वेळाने लहान स्ट्रोकने उघडतो आणि अचूकपणे मोजलेली ताजी हवा सिलिंडरमध्ये प्रवेश करू देते आणि उपलब्ध वायूंसोबत मिसळून एक्झॉस्ट वायूंचे उच्च प्रमाण असलेले लीन इंधन मिश्रण तयार करते. यानंतर कम्प्रेशन स्ट्रोक होतो ज्यामध्ये मिश्रणाचे तापमान स्वयं-इग्निशनच्या क्षणापर्यंत वाढत राहते. इंधन, ताजी हवा आणि एक्झॉस्ट वायूंचे प्रमाण, सिलेंडरमधील दाब मोजणाऱ्या सेन्सर्सकडून सतत माहिती आणि विक्षिप्त यंत्रणा वापरून कॉम्प्रेशन रेशो त्वरित बदलू शकणारी यंत्रणा याद्वारे प्रक्रियेची अचूक वेळ साधली जाते. क्रँकशाफ्टची स्थिती बदलणे. तसे, प्रश्नातील सिस्टमचे ऑपरेशन केवळ HCCI मोडपर्यंत मर्यादित नाही.

या सर्व जटिल ऑपरेशन्सचे व्यवस्थापन करण्यासाठी नियंत्रण इलेक्ट्रॉनिक्स आवश्यक आहे जे पारंपारिक अंतर्गत ज्वलन इंजिनमध्ये आढळलेल्या पूर्वनिर्धारित अल्गोरिदमच्या नेहमीच्या सेटवर अवलंबून नसतात, परंतु सेन्सर डेटावर आधारित रिअल-टाइम कामगिरी बदलांना अनुमती देतात. कार्य कठीण आहे, परंतु त्याचा परिणाम फायद्याचा आहे - 238 एचपी. 1,8-लिटर Diesotto ने 700 g/km च्या S-Class CO2 उत्सर्जनासह आणि कडक Euro 127 निर्देशांचे पालन करून F6 या संकल्पनेची हमी दिली आहे.

मजकूर: जॉर्गी कोलेव्ह

मुख्यपृष्ठ " लेख " रिक्त » एकल किंवा एचसीसीआय इंजिनमधील पेट्रोल आणि डिझेल इंजिन: भाग 2