पेट्रोल इंजिनमध्ये इंधन इंजेक्शन. फायदे, तोटे आणि संभाव्य समस्या

इंजेक्शन सिस्टमचा प्रकार इंजिन पॅरामीटर्स आणि ऑपरेटिंग खर्च निर्धारित करतो. हे कारची गतिशीलता, इंधन वापर, एक्झॉस्ट उत्सर्जन आणि देखभाल खर्च प्रभावित करते.

वाहतुकीतील अंतर्गत ज्वलन इंजिनमध्ये गॅसोलीन इंजेक्शनच्या व्यावहारिक वापराचा इतिहास पहिल्या महायुद्धाच्या आधीच्या काळापासून आहे. तरीही, विमान वाहतूक तात्काळ नवीन उपाय शोधत होती जे इंजिनची कार्यक्षमता सुधारू शकतील आणि विमानाच्या विविध पोझिशन्समधील शक्तीच्या समस्यांवर मात करू शकतील. 8 च्या फ्रेंच V1903 विमानाच्या इंजिनमध्ये प्रथम दिसणारे इंधन इंजेक्शन उपयुक्त ठरले. 1930 पर्यंत इंधन-इंजेक्‍ट मर्सिडीज 1951 SL ने पदार्पण केले, ज्याला या क्षेत्रातील अग्रगण्य मानले जाते. तथापि, स्पोर्ट्स आवृत्तीमध्ये, थेट पेट्रोल इंजेक्शन असलेली ही पहिली कार होती.

इलेक्ट्रॉनिक इंधन इंजेक्शनचा वापर प्रथम 300 मध्ये 1958 मध्ये क्रिसलर इंजिनमध्ये करण्यात आला. मल्टीपॉइंट पेट्रोल इंजेक्शन 1981 मध्ये कारवर दिसू लागले, परंतु ते बहुतेक लक्झरी मॉडेल्समध्ये वापरले गेले. योग्य दाब सुनिश्चित करण्यासाठी उच्च-दाबाचे विद्युत पंप आधीपासूनच वापरात होते, परंतु तरीही नियंत्रण ही यांत्रिकींची जबाबदारी होती, जे मर्सिडीज 600 चे उत्पादन संपल्यानंतर XNUMX मध्ये विस्मृतीत गेले. इंजेक्शन सिस्टम अजूनही महाग होत्या आणि स्वस्त आणि लोकप्रिय कारमध्ये बदलल्या नाहीत. परंतु जेव्हा XNUMX च्या दशकात सर्व कारवर उत्प्रेरक कन्व्हर्टर स्थापित करणे आवश्यक होते, त्यांच्या वर्गाची पर्वा न करता, स्वस्त प्रकारचे इंजेक्शन विकसित करावे लागले.

उत्प्रेरकाच्या उपस्थितीसाठी कार्बोरेटर प्रदान करू शकतील त्यापेक्षा मिश्रणाच्या रचनेवर अधिक अचूक नियंत्रण आवश्यक आहे. अशा प्रकारे सिंगल-पॉइंट इंजेक्शन तयार केले गेले, "मल्टी-पॉइंट" ची एक अल्प आवृत्ती, परंतु स्वस्त कारच्या गरजांसाठी पुरेसे आहे. नव्वदच्या दशकाच्या उत्तरार्धापासून, ते बाजारातून गायब होऊ लागले, ज्याची जागा मल्टी-पॉइंट इंजेक्टरने घेतली, जी सध्या ऑटोमोटिव्ह इंजिनमधील सर्वात लोकप्रिय इंधन प्रणाली आहेत. 1996 मध्ये, थेट इंधन इंजेक्शनने मित्सुबिशी कॅरिस्मावर त्याचे मानक पदार्पण केले. नवीन तंत्रज्ञानाला गंभीर सुधारणा आवश्यक आहे आणि सुरुवातीला काही अनुयायी मिळाले.

तथापि, वाढत्या कडक एक्झॉस्ट गॅस मानकांचा सामना करताना, ज्याचा सुरुवातीपासूनच ऑटोमोटिव्ह इंधन प्रणालीच्या प्रगतीवर जोरदार प्रभाव होता, डिझाइनर्सना शेवटी गॅसोलीन थेट इंजेक्शनकडे जावे लागले. नवीनतम सोल्यूशन्समध्ये, आतापर्यंत कमी संख्येने, ते दोन प्रकारचे गॅसोलीन इंजेक्शन एकत्र करतात - अप्रत्यक्ष मल्टी-पॉइंट आणि डायरेक्ट.    

अप्रत्यक्ष सिंगल पॉइंट इंजेक्शन

सिंगल पॉइंट इंजेक्शन सिस्टीममध्ये, इंजिन एकाच इंजेक्टरद्वारे चालवले जाते. हे इनटेक मॅनिफोल्डच्या इनलेटवर स्थापित केले आहे. सुमारे 1 बारच्या दाबाने इंधन पुरवले जाते. अणूयुक्त इंधन स्वतंत्र सिलेंडर्सकडे नेणाऱ्या वाहिन्यांच्या इनटेक पोर्ट्सच्या समोर हवेत मिसळते.

प्रत्येक सिलेंडरसाठी मिश्रणाचा अचूक डोस न घेता इंधन-हवेचे मिश्रण चॅनेलमध्ये शोषले जाते. वाहिन्यांच्या लांबी आणि त्यांच्या फिनिशच्या गुणवत्तेतील फरकांमुळे, सिलिंडरला वीजपुरवठा असमान आहे. पण फायदे देखील आहेत. नोझलपासून ज्वलन कक्षापर्यंत हवेसह इंधनाच्या मिश्रणाचा मार्ग लांब असल्याने, जेव्हा इंजिन योग्यरित्या गरम होते तेव्हा इंधन चांगले बाष्पीभवन करू शकते. थंड हवामानात, इंधनाचे बाष्पीभवन होत नाही, कलेक्टरच्या भिंतींवर ब्रिस्टल्स घनरूप होतात आणि अंशतः थेंबांच्या स्वरूपात दहन कक्षात जातात. या स्वरूपात, ते कार्यरत चक्रावर पूर्णपणे जळू शकत नाही, ज्यामुळे वॉर्म-अप टप्प्यात इंजिनची कार्यक्षमता कमी होते.

याचा परिणाम म्हणजे इंधनाचा वापर वाढणे आणि एक्झॉस्ट वायूंची उच्च विषाक्तता. सिंगल पॉइंट इंजेक्शन हे सोपे आणि स्वस्त आहे, त्यासाठी अनेक भाग, जटिल नोजल आणि प्रगत नियंत्रण प्रणाली आवश्यक नसते. कमी उत्पादन खर्चामुळे वाहनाची किंमत कमी होते आणि सिंगल पॉइंट इंजेक्शनने दुरुस्ती करणे सोपे होते. आधुनिक प्रवासी कार इंजिनमध्ये या प्रकारचे इंजेक्शन वापरले जात नाही. हे केवळ मागासलेल्या डिझाइनसह मॉडेलमध्ये आढळू शकते, जरी ते युरोपच्या बाहेर उत्पादित केले गेले. एक उदाहरण म्हणजे इराणी समंद.

विशेषाधिकार

- साधे डिझाइन

- कमी उत्पादन आणि देखभाल खर्च

- इंजिन गरम असताना एक्झॉस्ट गॅसची कमी विषारीता

दोष

- कमी इंधन डोस अचूकता

- तुलनेने उच्च इंधन वापर

- इंजिनच्या वॉर्म-अप टप्प्यात एक्झॉस्ट गॅसची उच्च विषाक्तता

- इंजिन डायनॅमिक्सच्या दृष्टीने खराब कामगिरी

अप्रत्यक्ष मल्टीपॉइंट इंजेक्शन

सिंगल-पॉइंट अप्रत्यक्ष इंजेक्शनचा विस्तार म्हणजे प्रत्येक इनटेक पोर्टमध्ये इंजेक्टरसह मल्टी-पॉइंट अप्रत्यक्ष इंजेक्शन. इंटेक व्हॉल्व्हच्या अगदी आधी, थ्रोटलनंतर इंधन वितरित केले जाते. इंजेक्टर सिलिंडरच्या जवळ असतात, परंतु गरम इंजिनवर इंधनाची वाफ होण्यासाठी हवा-इंधन मिश्रणाचा मार्ग अद्याप पुरेसा आहे. दुसरीकडे, हीटिंग टप्प्यात इनटेक पोर्टच्या भिंतींवर घनरूप होण्याची प्रवृत्ती कमी असते, कारण नोजल आणि सिलेंडरमधील अंतर कमी असते. मल्टी-पॉइंट सिस्टममध्ये, 2 ते 4 बारच्या दाबाने इंधन पुरवले जाते.

प्रत्येक सिलेंडरसाठी एक स्वतंत्र इंजेक्टर इंजिनची गतिशीलता वाढवणे, इंधनाचा वापर कमी करणे आणि एक्झॉस्ट उत्सर्जन कमी करण्याच्या दृष्टीने डिझाइनर्सना पूर्णपणे नवीन शक्यता देतो. सुरुवातीला, कोणतीही प्रगत नियंत्रण प्रणाली वापरली जात नव्हती आणि सर्व नोझल्स एकाच वेळी मीटरने इंधन वापरतात. हे समाधान इष्टतम नव्हते, कारण इंजेक्शनचा क्षण प्रत्येक सिलेंडरमध्ये सर्वात फायदेशीर क्षणी (जेव्हा तो बंद इनटेक वाल्वला लागला) आला नाही. केवळ इलेक्ट्रॉनिक्सच्या विकासामुळे अधिक प्रगत नियंत्रण प्रणाली तयार करणे शक्य झाले, ज्यामुळे इंजेक्शन अधिक अचूकपणे कार्य करू लागले.

सुरुवातीला, नोजल जोड्यांमध्ये उघडले गेले, नंतर अनुक्रमिक इंधन इंजेक्शन सिस्टम विकसित केली गेली, ज्यामध्ये प्रत्येक नोजल दिलेल्या सिलेंडरसाठी इष्टतम क्षणी स्वतंत्रपणे उघडते. हे समाधान आपल्याला प्रत्येक स्ट्रोकसाठी इंधनाचा डोस अचूकपणे निवडण्याची परवानगी देते. सिरियल मल्टी-पॉइंट सिस्टम सिंगल-पॉइंट सिस्टमपेक्षा खूपच जटिल आहे, उत्पादनासाठी अधिक महाग आणि देखरेखीसाठी अधिक महाग आहे. तथापि, हे आपल्याला कमी इंधन वापरासह आणि एक्झॉस्ट गॅसच्या कमी विषारीतेसह इंजिनची कार्यक्षमता लक्षणीय वाढविण्यास अनुमती देते.

विशेषाधिकार

- उच्च इंधन डोसिंग अचूकता

- कमी इंधन वापर

- इंजिनच्या गतिशीलतेच्या दृष्टीने अनेक शक्यता

- एक्झॉस्ट वायूंची कमी विषारीता

दोष

- महत्त्वपूर्ण डिझाइन जटिलता

- तुलनेने उच्च उत्पादन आणि देखभाल खर्च

थेट इंजेक्शन

या सोल्युशनमध्ये, इंजेक्टर सिलेंडरमध्ये स्थापित केला जातो आणि इंधन थेट ज्वलन चेंबरमध्ये इंजेक्ट करतो. एकीकडे, हे खूप फायदेशीर आहे, कारण ते आपल्याला पिस्टनच्या वरच्या इंधन-एअर चार्जला त्वरीत बदलण्याची परवानगी देते. याव्यतिरिक्त, तुलनेने थंड इंधन पिस्टन क्राउन आणि सिलेंडरच्या भिंतींना चांगले थंड करते, त्यामुळे कॉम्प्रेशन रेशो वाढवणे आणि प्रतिकूल ज्वलन नॉकच्या भीतीशिवाय उच्च इंजिन कार्यक्षमता प्राप्त करणे शक्य आहे.

डायरेक्ट इंजेक्शन इंजिन अत्यंत कमी इंधनाचा वापर साध्य करण्यासाठी कमी इंजिन लोडवर अतिशय पातळ हवा/इंधन मिश्रण जाळण्यासाठी डिझाइन केलेले आहेत. तथापि, असे दिसून आले की यामुळे एक्झॉस्ट वायूंमध्ये नायट्रोजन ऑक्साईडच्या जास्त प्रमाणात समस्या उद्भवतात, ज्या दूर करण्यासाठी योग्य स्वच्छता प्रणाली स्थापित करणे आवश्यक आहे. डिझायनर नायट्रोजन ऑक्साईडशी दोन प्रकारे व्यवहार करतात: बूस्ट जोडून आणि आकार कमी करून किंवा दोन-फेज नोजलची जटिल प्रणाली स्थापित करून. सराव हे देखील दर्शविते की थेट इंधन इंजेक्शनने, सिलेंडर्सच्या सेवन नलिकांमध्ये आणि इनटेक व्हॉल्व्ह स्टेम्सवर कार्बन साठण्याची प्रतिकूल घटना (इंजिन डायनॅमिक्समध्ये घट, इंधन वापरात वाढ).

याचे कारण असे की इनटेक पोर्ट आणि इनटेक व्हॉल्व्ह दोन्ही अप्रत्यक्ष इंजेक्शनप्रमाणे हवा/इंधन मिश्रणाने फ्लश केले जात नाहीत. म्हणून, क्रॅंककेस वेंटिलेशन सिस्टममधून सक्शन सिस्टममध्ये प्रवेश करणार्या सूक्ष्म तेलाच्या कणांमुळे ते धुतले जात नाहीत. तपमानाच्या प्रभावाखाली तेलाची अशुद्धता घट्ट होते, ज्यामुळे अवांछित गाळाचा अधिक जाड थर तयार होतो.

विशेषाधिकार

- खूप उच्च इंधन डोसिंग अचूकता

- दुबळे मिश्रण जळण्याची शक्यता

- कमी इंधन वापरासह खूप चांगले इंजिन डायनॅमिक्स

दोष

- अत्यंत जटिल डिझाइन

- खूप जास्त उत्पादन आणि देखभाल खर्च

- एक्झॉस्ट वायूंमध्ये जास्त नायट्रोजन ऑक्साईडसह समस्या

- सेवन प्रणालीमध्ये कार्बनचे साठे

दुहेरी इंजेक्शन - प्रत्यक्ष आणि अप्रत्यक्ष

मिश्रित इंजेक्शन सिस्टम डिझाइन अप्रत्यक्ष आणि थेट इंजेक्शनचा फायदा घेते. इंजिन थंड असताना थेट इंजेक्शन कार्य करते. इंधन/हवेचे मिश्रण थेट पिस्टनवर वाहते आणि संक्षेपण वगळले जाते. जेव्हा इंजिन गरम होते आणि हलक्या भाराखाली चालते (सतत गतीने चालवणे, सहज प्रवेग), डायरेक्ट इंजेक्शन काम करणे थांबवते आणि मल्टीपॉइंट अप्रत्यक्ष इंजेक्शन त्याची भूमिका घेते. इंधन अधिक चांगले बाष्पीभवन होते, खूप महाग डायरेक्ट इंजेक्शन सिस्टम इंजेक्टर काम करत नाहीत आणि झीज होत नाहीत, इनटेक व्हॉल्व्ह इंधन-हवेच्या मिश्रणाने धुतले जातात, त्यामुळे त्यांच्यावर ठेवी तयार होत नाहीत. जास्त इंजिन लोडवर (मजबूत प्रवेग, वेगवान ड्रायव्हिंग), डायरेक्ट इंजेक्शन पुन्हा चालू केले जाते, ज्यामुळे सिलिंडर खूप जलद भरणे सुनिश्चित होते.

विशेषाधिकार

- अत्यंत अचूक इंधन डोस

- सर्व परिस्थितींमध्ये इष्टतम इंजिन वितरण

- कमी इंधन वापरासह खूप चांगले इंजिन डायनॅमिक्स

- सेवन प्रणालीमध्ये कार्बन साठा नाही

दोष

- प्रचंड डिझाइन जटिलता

- अत्यंत उच्च उत्पादन आणि देखभाल खर्च