चाचणी ड्राइव्ह डिझेल आणि पेट्रोल: प्रकार

डिझेल आणि गॅसोलीन इंजिनमधील तणावपूर्ण संघर्ष त्याच्या कळस गाठतो. नवीनतम टर्बो तंत्रज्ञान, इलेक्ट्रॉनिक पद्धतीने नियंत्रित कॉमन-रेल्वे डायरेक्ट इंजेक्शन सिस्टम, उच्च कॉम्प्रेशन रेशो – स्पर्धा दोन प्रकारच्या इंजिनांना जवळ आणते… आणि अचानक, एका प्राचीन द्वंद्वयुद्धाच्या मध्यभागी, अचानक एक नवीन खेळाडू दृश्यावर दिसला. सूर्याखाली एक जागा.

बर्याच वर्षांच्या दुर्लक्षानंतर, डिझायनर्सनी डिझेल इंजिनची प्रचंड क्षमता पुन्हा शोधून काढली आणि नवीन तंत्रज्ञानाच्या गहन परिचयातून त्याच्या विकासास गती दिली. हे लक्षात आले की त्याच्या गतिशील कामगिरीने गॅसोलीन स्पर्धकाच्या वैशिष्ट्यांशी संपर्क साधला आणि आतापर्यंत फॉक्सवॅगन रेस टुआरेग आणि ऑडी आर 10 टीडीआय सारख्या अकल्पनीय कारच्या निर्मितीला परवानगी दिली ज्यामध्ये रेसिंगच्या गंभीर महत्त्वाकांक्षा आहेत. गेल्या पंधरा वर्षांच्या घटनांचा कालक्रम सर्वश्रुत आहे ... 1936s च्या डिझेल इंजिन त्यांच्या पूर्वजांपासून मूलभूतपणे भिन्न नव्हते, मर्सिडीज-बेंझने 13 मध्ये तयार केले. हळूहळू उत्क्रांतीची एक प्रक्रिया पुढे आली, जी अलिकडच्या वर्षांत एक शक्तिशाली तांत्रिक स्फोट बनली आहे. 1 च्या उत्तरार्धात, मर्सिडीजने प्रथम ऑटोमोबाईल टर्बोडीझल पुन्हा तयार केले, XNUMX च्या उत्तरार्धात, थेट इंजेक्शनने ऑडी मॉडेलमध्ये पदार्पण केले, नंतर डीझेलला चार-वाल्व हेड मिळाले आणि XNUMX च्या उत्तरार्धात, इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रित कॉमन रेल इंजेक्शन सिस्टम एक वास्तविकता बनली . ... दरम्यान, गॅसोलीन इंजिनमध्ये उच्च दाबाचे थेट इंधन इंजेक्शन सादर केले गेले आहे, जेथे कॉम्प्रेशन रेशो आज काही प्रकरणांमध्ये XNUMX: XNUMX पर्यंत पोहोचतो. अलीकडेच, टर्बो तंत्रज्ञान देखील एक पुनर्जागरण अनुभवत आहे, पेट्रोल इंजिनची टॉर्क मूल्ये प्रसिद्ध लवचिक टर्बो डिझेलच्या टॉर्क मूल्यांकडे लक्षणीयरीत्या येऊ लागली आहेत. तथापि, आधुनिकीकरणाच्या समांतर, पेट्रोल इंजिनच्या किंमतीत गंभीर वाढ होण्याकडे स्थिर प्रवृत्ती कायम आहे ... म्हणून, जगाच्या विविध भागांमध्ये पेट्रोल आणि डिझेल इंजिनसंबंधी स्पष्ट पूर्वग्रह आणि ध्रुवीकरण असूनही, दोन प्रतिस्पर्धी मूर्त वर्चस्व मिळवतात.

दोन प्रकारच्या युनिट्सच्या गुणांचा योगायोग असूनही, दोन उष्णता इंजिनच्या स्वभाव, चारित्र्य आणि वागण्यात बरेच फरक आहेत.

गॅसोलीन इंजिनच्या बाबतीत, हवा आणि बाष्पीभवन इंधन यांचे मिश्रण दीर्घ कालावधीत तयार होते आणि ज्वलन प्रक्रिया सुरू होण्याच्या खूप आधीपासून सुरू होते. कार्ब्युरेटर किंवा आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक डायरेक्ट इंजेक्शन सिस्टीम वापरणे असो, मिश्रणाचे उद्दिष्ट एकसमान, एकसंध इंधन मिश्रण तयार करणे हे हवे-इंधन गुणोत्तर चांगले आहे. हे मूल्य सामान्यत: तथाकथित "स्टोइचियोमेट्रिक मिश्रण" च्या जवळ असते, ज्यामध्ये इंधनातील प्रत्येक हायड्रोजन आणि कार्बन अणूसह स्थिर संरचनेत बॉण्ड करण्यास सक्षम (सैद्धांतिकदृष्ट्या) पुरेसे ऑक्सिजन अणू असतात, केवळ H20 आणि CO2 तयार करतात. कारण उच्च संक्षेप तापमानामुळे इंधनातील काही पदार्थांचे अकाली अनियंत्रित स्वयं-इग्निशन टाळण्यासाठी कॉम्प्रेशन रेशो पुरेसे लहान आहे (गॅसोलीन अंशामध्ये कमी बाष्पीभवन तापमान आणि जास्त दहन तापमान असलेले हायड्रोकार्बन्स असतात). डिझेल फ्रॅक्शनमधील स्व-इग्निशन), मिश्रणाचे प्रज्वलन स्पार्क प्लगद्वारे सुरू केले जाते आणि ज्वलन एका विशिष्ट गती मर्यादेवर पुढे जाण्याच्या स्वरूपात होते. दुर्दैवाने, ज्वलन कक्षात अपूर्ण प्रक्रिया असलेले झोन तयार होतात, ज्यामुळे कार्बन मोनोऑक्साइड आणि स्थिर हायड्रोकार्बन्स तयार होतात आणि जेव्हा ज्वाला पुढे सरकते तेव्हा त्याच्या परिघावरील दाब आणि तापमान वाढते, ज्यामुळे हानिकारक नायट्रोजन ऑक्साईड तयार होतात ( हवेतील नायट्रोजन आणि ऑक्सिजन दरम्यान), पेरोक्साइड आणि हायड्रोपेरॉक्साइड्स (ऑक्सिजन आणि इंधन दरम्यान). नंतरचे गंभीर मूल्यांकडे जमा केल्याने अनियंत्रित विस्फोट ज्वलन होते, म्हणूनच, आधुनिक गॅसोलीनमध्ये, तुलनेने स्थिर, कठीण-टू-डेटोनेट रासायनिक "बांधकाम" असलेल्या रेणूंचे अंश वापरले जातात - अनेक अतिरिक्त प्रक्रिया केल्या जातात. अशी स्थिरता प्राप्त करण्यासाठी रिफायनरीजमध्ये. इंधनाच्या ऑक्टेन संख्येत वाढ समाविष्ट आहे. गॅसोलीन इंजिन चालवू शकणार्‍या मोठ्या प्रमाणात निश्चित मिश्रण गुणोत्तरामुळे, थ्रॉटल वाल्व त्यांच्यामध्ये महत्त्वाची भूमिका बजावते, ज्याद्वारे ताजी हवेचे प्रमाण समायोजित करून इंजिन लोड नियंत्रित केले जाते. तथापि, ते, यामधून, आंशिक लोड मोडमध्ये लक्षणीय नुकसानाचे स्त्रोत बनते, इंजिनच्या "थ्रोट प्लग" ची भूमिका बजावते.

डिझेल इंजिन, रुडॉल्फ डिझेलच्या निर्मात्याची कल्पना कॉम्प्रेशन रेशोमध्ये लक्षणीय वाढ करणे आणि म्हणूनच मशीनची थर्मोडायनामिक कार्यक्षमता वाढवणे आहे. अशा प्रकारे, इंधन चेंबरचे क्षेत्रफळ कमी होते आणि ज्वलनाची उर्जा सिलेंडरच्या भिंती आणि शीतकरण प्रणालीद्वारे पसरली जात नाही, परंतु कणांमध्ये स्वतःच "खर्च" केली जाते, जे या प्रकरणात प्रत्येकाच्या अगदी जवळ असतात. इतर जर गॅसोलीन इंजिनच्या बाबतीत पूर्व-तयार वायु-इंधन मिश्रण या प्रकारच्या इंजिनच्या ज्वलन कक्षात प्रवेश करत असेल, तर जेव्हा कॉम्प्रेशन प्रक्रियेदरम्यान विशिष्ट गंभीर तापमान गाठले जाते (संक्षेप प्रमाण आणि इंधनाच्या प्रकारावर अवलंबून). ), स्वयं-इग्निशन प्रक्रिया GMT च्या खूप आधी सुरू केली जाईल. अनियंत्रित व्हॉल्यूमेट्रिक दहन. या कारणास्तव डिझेल इंधन शेवटच्या क्षणी, जीएमटीच्या काही काळापूर्वी, अतिशय उच्च दाबाने इंजेक्शन दिले जाते, ज्यामुळे चांगले बाष्पीभवन, प्रसार, मिश्रण, स्व-इग्निशन आणि उच्च गती मर्यादेची आवश्यकता यासाठी वेळेची लक्षणीय कमतरता निर्माण होते. जे क्वचितच मर्यादा ओलांडते. 4500 rpm पासून हा दृष्टीकोन इंधनाच्या गुणवत्तेसाठी योग्य आवश्यकता सेट करतो, जो या प्रकरणात डिझेल इंधनाचा एक अंश आहे - प्रामुख्याने सरळ डिस्टिलेट्स लक्षणीयरीत्या कमी ऑटोइग्निशन तापमानासह, कारण अधिक अस्थिर संरचना आणि लांब रेणू त्यांच्या सुलभतेसाठी एक पूर्व शर्त आहे. फाटणे आणि ऑक्सिजनसह प्रतिक्रिया.

डिझेल इंजिनच्या दहन प्रक्रियेचे वैशिष्ट्य म्हणजे एकीकडे इंजेक्शन होल भोवती समृद्ध मिश्रण असलेले झोन, जेथे ऑक्सिडेशनशिवाय तापमानातून इंधन विघटित होते (क्रॅक्स) कार्बन कणांचे स्रोत (काजळी) बनविते आणि दुसरीकडे. ज्यामध्ये अजिबात इंधन नसते आणि उच्च तापमानाच्या प्रभावाखाली, हवेतील नायट्रोजन आणि ऑक्सिजन रासायनिक संवादामध्ये प्रवेश करतात आणि नायट्रोजन ऑक्साईड तयार करतात. म्हणूनच, डीझल इंजिन नेहमीच मध्यम-पातळ मिश्रणासह कार्य करण्यासाठी ट्यून केले जातात (म्हणजेच हवेच्या तीव्रतेसह) आणि लोड केवळ इंजेक्शन केलेल्या इंधनाची मात्रा न घेतल्यास नियंत्रित केले जाते. हे थ्रॉटल वापरणे टाळते, जे त्यांच्या पेट्रोल भागांवर एक मोठा फायदा आहे. गॅसोलीन इंजिनच्या काही उणीवा भरुन काढण्यासाठी, डिझाइनर्सनी अशी इंजिन तयार केली आहेत ज्यात मिश्रण तयार करण्याची प्रक्रिया तथाकथित "चार्ज स्ट्रेटिफिकेशन" आहे.

आंशिक लोड मोडमध्ये, इष्टतम स्टोइचियोमेट्रिक मिश्रण केवळ इंजेक्टेड इंधन जेटच्या विशेष इंजेक्शन, निर्देशित हवेचा प्रवाह, पिस्टन मोर्चांचे विशेष प्रोफाइल आणि प्रज्वलन सुनिश्चित करणाऱ्या इतर तत्सम पद्धतींमुळे स्पार्क प्लग इलेक्ट्रोडच्या आसपासच्या भागात तयार केले जाते. विश्वसनीयता त्याच वेळी, बहुतेक चेंबर व्हॉल्यूममधील मिश्रण पातळ राहते आणि या मोडमधील लोड केवळ पुरवलेल्या इंधनाच्या प्रमाणाद्वारे नियंत्रित केले जाऊ शकते, थ्रॉटल वाल्व पूर्णपणे उघडे राहू शकते. यामुळे, एकाच वेळी नुकसान कमी होते आणि इंजिनची थर्मोडायनामिक कार्यक्षमता वाढते. सिद्धांततः सर्वकाही छान दिसते, परंतु आतापर्यंत मित्सुबिशी आणि व्हीडब्ल्यूद्वारे निर्मित या प्रकारच्या इंजिनचे यश मोहक नव्हते. सर्वसाधारणपणे, आतापर्यंत कोणीही बढाई मारू शकत नाही की त्यांनी या तांत्रिक समाधानाच्या फायद्यांचा पूर्ण लाभ घेतला आहे.

आणि जर तुम्ही दोन प्रकारच्या इंजिनांचे फायदे "जादुईपणे" एकत्र केले तर? उच्च डिझेल कॉम्प्रेशन, दहन कक्षातील संपूर्ण खंडात मिश्रणाचे एकसंध वितरण आणि समान व्हॉल्यूममध्ये एकसमान स्व-इग्निशन यांचे आदर्श संयोजन काय असेल? अलिकडच्या वर्षांत या प्रकारच्या प्रायोगिक युनिट्सच्या गहन प्रयोगशाळेच्या अभ्यासाने गॅसोलीन इंजिनच्या तुलनेत कार्यक्षमतेत वाढ करून एक्झॉस्ट वायूंमधील हानिकारक उत्सर्जनात लक्षणीय घट दर्शविली आहे (उदाहरणार्थ, नायट्रोजन ऑक्साईडचे प्रमाण 99% पर्यंत कमी झाले आहे!) . असे दिसते की भविष्य खरोखर इंजिनांचे आहे, जे ऑटोमोटिव्ह कंपन्या आणि स्वतंत्र डिझाइन कंपन्यांनी अलीकडेच HCCI - होमोजिनियस चार्ज कम्प्रेशन इग्निशन इंजिन्स किंवा होमोजिनियस चार्ज सेल्फ इग्निशन इंजिन्स या नावाखाली एकत्र केले आहेत.

इतर बर्‍याच "क्रांतिकारक" घडामोडींप्रमाणेच, असे मशीन तयार करण्याची कल्पना नवीन नाही आणि आतापर्यंत विश्वासार्ह उत्पादन मॉडेल तयार करण्याचे प्रयत्न अद्याप अपयशी ठरले आहेत. त्याच वेळी, इलेक्ट्रॉनिक प्रक्रिया नियंत्रणाची वाढती क्षमता आणि गॅस वितरण प्रणालीची मोठी लवचिकता नवीन प्रकारच्या इंजिनसाठी एक अतिशय वास्तववादी आणि आशावादी आशा निर्माण करते.

खरं तर, या प्रकरणात ते पेट्रोल आणि डिझेल इंजिनच्या ऑपरेशनच्या तत्त्वांचा एक प्रकारचा संकर आहे. गॅसोलीन इंजिनप्रमाणेच एक सुसंगत मिश्रण एचसीसीआयच्या ज्वलन कक्षात प्रवेश करते, परंतु ते कॉम्प्रेशनपासून उष्णतेच्या प्रभावाखाली स्वतःला पेटवते. नवीन प्रकारच्या इंजिनला थ्रोटल वाल्वची देखील आवश्यकता नसते कारण ते जनावराच्या मिश्रणावर चालू शकते. तथापि, हे नोंद घ्यावे की या प्रकरणात "लीन" च्या परिभाषाचा अर्थ डिझेलच्या परिभाषापेक्षा लक्षणीय वेगळा आहे, कारण एचसीसीआयमध्ये पूर्णपणे पातळ आणि अत्यंत समृद्ध मिश्रण नसते, परंतु एक प्रकारचे एकसारखेपणाचे पातळ मिश्रण आहे. ऑपरेशनच्या तत्त्वात सिलेंडरच्या संपूर्ण व्हॉल्यूममध्ये एकसमान हलणारी ज्योत समोर न ठेवता आणि अगदी कमी तपमानावर मिश्रणाचे एकाचवेळी प्रज्वलन समाविष्ट केले जाते. यामुळे निकास वायूंमध्ये नायट्रोजन ऑक्साईड आणि काजळीचे प्रमाण आपोआपच लक्षणीय घट होते आणि अनेक अधिकृत स्त्रोतांच्या मते, २०१०-२०१ in मध्ये सिरियल ऑटोमोटिव्ह उत्पादनात जास्त कार्यक्षम एचसीसीआयची मोठ्या प्रमाणात ओळख झाली. सुमारे दीड दशलक्ष बॅरेल्स मानवता वाचवेल. दररोज तेल.

तथापि, हे साध्य करण्याआधी, संशोधक आणि अभियंत्यांनी या क्षणी सर्वात मोठ्या अडथळ्यावर मात केली पाहिजे - विविध रासायनिक रचना, गुणधर्म आणि आधुनिक इंधनांच्या वर्तनासह अपूर्णांकांचा वापर करून ऑटोइग्निशन प्रक्रिया नियंत्रित करण्यासाठी विश्वसनीय मार्गाचा अभाव. इंजिनच्या विविध भार, क्रांती आणि तपमानाच्या स्थितींवरील प्रक्रियांच्या प्रतिबंधामुळे अनेक प्रश्न उद्भवतात. काही तज्ञांच्या मते, हे सिलेंडरमध्ये अचूकपणे मोजलेले एक्झॉस्ट गॅस परत करून, मिश्रण प्रीहीटिंग करून किंवा डायनॅमिकली कॉम्प्रेशन रेशो बदलून किंवा थेट कॉम्प्रेशन रेशो (उदाहरणार्थ, एसव्हीसी साब प्रोटोटाइप) बदलून केले जाऊ शकते. व्हेरिएबल सिस्टम गॅस वितरण वापरून वाल्व बंद होण्याची वेळ बदलणे.

पूर्ण लोडवर मोठ्या प्रमाणात ताजे मिश्रण स्व-इग्निशन केल्यामुळे इंजिन डिझाइनवर आवाज आणि थर्मोडायनामिक प्रभावांची समस्या कशी दूर होईल हे अद्याप स्पष्ट नाही. सिलिंडरमध्ये कमी तापमानात इंजिन सुरू करणे ही खरी समस्या आहे, कारण अशा परिस्थितीत स्वयं-इग्निशन सुरू करणे खूप कठीण आहे. सध्या, अनेक संशोधक सतत इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रणासाठी सेन्सरसह प्रोटोटाइपच्या निरीक्षणांचे परिणाम वापरून आणि सिलेंडर्समधील कामाच्या प्रक्रियेचे वास्तविक वेळेत विश्लेषण करून या अडथळ्यांना दूर करण्यासाठी काम करत आहेत.

होंडा, निसान, टोयोटा आणि जीएमसह या दिशेने काम करणाऱ्या ऑटोमोबाईल कंपन्यांच्या तज्ञांच्या मते, अशी शक्यता आहे की प्रथम कॉम्बिनेशन कार तयार केल्या जातील ज्या ऑपरेटिंग मोड बदलू शकतील आणि स्पार्क प्लगचा वापर प्रकरणांमध्ये एक प्रकारचा सहाय्यक म्हणून केला जाईल. जेथे HCCI ला अडचणी येत आहेत. फोक्सवॅगन त्याच्या सीसीएस (कम्बाइंड कम्बशन सिस्टीम) इंजिनमध्ये आधीपासूनच अशीच योजना लागू करत आहे, जी सध्या केवळ त्यासाठी खास विकसित केलेल्या सिंथेटिक इंधनावर चालते.

HCCI इंजिनमधील मिश्रणाचे प्रज्वलन इंधन, हवा आणि एक्झॉस्ट वायू (ऑटोइग्निशन तापमानापर्यंत पोहोचण्यासाठी ते पुरेसे आहे) दरम्यान विस्तृत प्रमाणात केले जाऊ शकते आणि कमी दहन वेळेमुळे इंजिनच्या कार्यक्षमतेत लक्षणीय वाढ होते. नवीन प्रकारच्या युनिट्सच्या काही समस्या टोयोटाच्या हायब्रीड सिनर्जी ड्राइव्हसारख्या संकरित प्रणालींच्या संयोजनात यशस्वीरित्या सोडवल्या जाऊ शकतात - या प्रकरणात, अंतर्गत ज्वलन इंजिन केवळ एका विशिष्ट मोडमध्ये वापरले जाऊ शकते जे वेग आणि लोडच्या दृष्टीने इष्टतम आहे. कामावर, अशा प्रकारे बायपास मोड ज्यामध्ये इंजिन संघर्ष करते किंवा अकार्यक्षम होते.

तापमान, दाब, प्रमाण आणि जीएमटीच्या जवळील स्थितीत मिश्रणाची गुणवत्ता यांच्या समाकलित नियंत्रणाद्वारे प्राप्त झालेल्या एचसीसीआय इंजिनमधील दहन म्हणजे स्पार्क प्लगच्या सहाय्याने बर्‍याच सोप्या प्रज्वलनाच्या पार्श्वभूमीवर खरोखर मोठी समस्या आहे. दुसरीकडे, एचसीसीआयला अशांत प्रक्रिया तयार करण्याची आवश्यकता नाही, जी पेट्रोल आणि विशेषत: डिझेल इंजिनसाठी महत्त्वपूर्ण आहे, एकाच वेळी स्वतःच्या प्रज्वलनाच्या वॉल्यूमेट्रिक स्वरूपामुळे. त्याच वेळी, या कारणास्तव असेही आहे की तपमानाच्या अगदी लहान विचलनामुळे गतिज प्रक्रियेत महत्त्वपूर्ण बदल होऊ शकतात.

सराव मध्ये, या प्रकारच्या इंजिनच्या भविष्यासाठी सर्वात महत्वाचा घटक म्हणजे इंधनाचा प्रकार आणि योग्य डिझाइन सोल्यूशन केवळ दहन कक्षातील त्याच्या वर्तनाच्या तपशीलवार ज्ञानाने शोधले जाऊ शकते. म्हणूनच, बर्‍याच ऑटोमोटिव्ह कंपन्या सध्या तेल कंपन्यांबरोबर काम करत आहेत (जसे की टोयोटा आणि एक्सॉनमोबिल), आणि या टप्प्यावर बहुतेक प्रयोग विशेषतः डिझाइन केलेल्या सिंथेटिक इंधनांसह केले जातात, ज्याची रचना आणि वर्तन आगाऊ मोजले जाते. HCCI मध्ये गॅसोलीन आणि डिझेल इंधन वापरण्याची कार्यक्षमता क्लासिक इंजिनच्या तर्काच्या विरुद्ध आहे. गॅसोलीनच्या उच्च स्वयं-इग्निशन तापमानामुळे, त्यातील कॉम्प्रेशन रेशो 12:1 ते 21:1 पर्यंत बदलू शकतो आणि डिझेल इंधनात, जे कमी तापमानात प्रज्वलित होते, ते तुलनेने लहान असावे - फक्त 8 च्या क्रमाने :1.

मजकूर: जॉर्गी कोलेव्ह

फोटो: कंपनी