अप्रत्यक्ष इंजेक्शन: Difference between revisions
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Latest revision as of 14:30, 7 February 2023
आंतरिक दहन इंजन में अप्रत्यक्ष इंजेक्शन एक प्रकार का ईंधन इंजेक्शन होता है जहां दहन कक्ष में ईंधन को सीधे इंजेक्ट नहीं किया जाता है।
अप्रत्यक्ष इंजेक्शन प्रणाली से लैस पेट्रोल इंजन, जिसमें एक ईंधन इंजेक्टर इंटेक वॉल्व से पहले किसी अन्य बिंदु पर ईंधन वितरित करता है, परन्तु अधिकांश गैसोलीन प्रत्यक्ष इंजेक्शन के पक्ष में नहीं है। चूंकि वोक्सवैगन, टोयोटा और फोर्ड जैसे कुछ निर्माताओं ने 'दोहरी इंजेक्शन' प्रणाली विकसित की है, जो प्रत्यक्ष इंजेक्टरों को पोर्ट (अप्रत्यक्ष) इंजेक्टरों के साथ जोड़ती है, तथा दोनों प्रकार के ईंधन इंजेक्शन के लाभों को जोड़ती है। प्रत्यक्ष इंजेक्शन ईंधन को उच्च दबाव के अनुसार दहन कक्ष में स्पष्ट रूप से मापने की अनुमति देता है जिससे अधिक शक्ति तथा ईंधन दक्षता हो सकती है। प्रत्यक्ष इंजेक्शन के साथ समस्या यह है कि यह सामान्यतः अधिक मात्रा में कणों की ओर जाता है और ईंधन अब सेवन वाल्वों से संपर्क नहीं करता है, कार्बन समय के साथ सेवन वाल्वों पर जमा हो सकता है। अप्रत्यक्ष इंजेक्शन जोड़ने से सेवन वाल्वों पर ईंधन का छिड़काव होता रहता है, सेवन वाल्वों पर कार्बन संचय को कम या समाप्त कर देता है और कम भार की स्थिति में, अप्रत्यक्ष इंजेक्शन बेहतर ईंधन-वायु मिश्रण की अनुमति देता है। अतिरिक्त व्यय और जटिलता के कारण इस प्रणाली का मुख्य रूप से उच्च लागत वाले मॉडल में उपयोग किया जाता है।
पोर्ट इंजेक्शन इंटेक वाल्व के पीछे ईंधन के छिड़काव को संदर्भित करता है, जो इसके वाष्पीकरण को गति देता है।[1]
अप्रत्यक्ष इंजेक्शन डीजल इंजन दहन कक्ष से एक अन्य कक्ष(प्रीचैंबर या भंवर कक्ष) में ईंधन वितरित करता है, जहां दहन प्रारंभ होता है और फिर मुख्य दहन कक्ष में फैलता है। प्रीचैम्बर को सावधानीपूर्वक डिज़ाइन किया गया है जिससे संपीड़न गर्म हवा के साथ परमाणु ईंधन के पर्याप्त मिश्रण को सुनिश्चित किया जा सके।
गैसोलीन इंजन
अप्रत्यक्ष इंजेक्शन गैसोलीन इंजन बनाम प्रत्यक्ष इंजेक्शन गैसोलीन इंजन का लाभ यह है कि क्रैंककेस वेंटिलेशन प्रणाली से इनटेक वाल्व पर जमा ईंधन द्वारा धोया जाता है।[2] अप्रत्यक्ष इंजेक्शन इंजन भी प्रत्यक्ष इंजेक्शन इंजन की तुलना में कम मात्रा में कण पदार्थ का उत्पादन करते हैं क्योंकि ईंधन और हवा अधिक समान रूप से मिश्रित होते हैं।
डीजल इंजन
सिंहावलोकन
विभाजित दहन कक्ष का उद्देश्य दहन प्रक्रिया को गति देना और इंजन की गति को बढ़ाकर बिजली उत्पादन में वृद्धि करना है।[3] प्रीचैम्बर जोड़ने से शीतलन प्रणाली में गर्मी की हानि बढ़ जाती है और इस तरह इंजन की दक्षता कम हो जाती है। इंजन को स्टार्ट करने के लिए ग्लो प्लग की आवश्यकता होती है। अप्रत्यक्ष इंजेक्शन प्रणाली में हवा तेजी से चलती है, तथा ईंधन और हवा को मिलाती है। यह इंजन (पिस्टन क्राउन, हेड, वाल्व, इंजेक्टर, प्रीचैम्बर आदि) डिज़ाइन को सरल बनाता है और कम सख्त सहनशील डिज़ाइनों के उपयोग की अनुमति देता है जो निर्माण के लिए सरल और अधिक विश्वसनीय हैं। प्रत्यक्ष इंजेक्शन, इसके विपरीत, धीमी गति से चलने वाली हवा और तेजी से चलने वाले ईंधन का उपयोग करता है; इंजेक्टरों का डिज़ाइन और निर्माण दोनों ही अधिक कठिन हैं। इन-सिलेंडर वायु प्रवाह का अनुकूलन प्रीचैम्बर को डिजाइन करने से कहीं अधिक कठिन है। इंजेक्टर और इंजन के डिज़ाइन के बीच बहुत अधिक एकीकरण है।[4] यह इस कारण से है कि सभी कार डीजल इंजन लगभग अप्रत्यक्ष इंजेक्शन थे जब तक कि प्रत्यक्ष इंजेक्शन को शक्तिशाली कम्प्यूटेशनल द्रव गतिकी सिमुलेशन प्रणाली की तैयार उपलब्धता ने अपनाने को व्यावहारिक नहीं बनाया है।[citation needed]
अप्रत्यक्ष दहन कक्षों का वर्गीकरण
भंवर कक्ष
भंवर कक्ष सिलेंडर सिर में स्थित गोलाकार छिद्र होते हैं और यह स्पर्श रेखा गले द्वारा इंजन सिलेंडर से अलग होते हैं। इंजन के संपीड़न स्ट्रोक के समय लगभग 50% हवा भंवर कक्ष में प्रवेश करती है, जिससे भंवर उत्पन्न होता है।[5]
दहन के बाद, उत्पाद उसी गले के माध्यम से मुख्य सिलेंडर में बहुत अधिक वेग से लौटते हैं, इसलिए मार्ग की दीवारों में अधिक गर्मी नष्ट हो जाती है। इस प्रकार के चैंबर का उपयोग उन इंजनों में होता है जिनमें ईंधन नियंत्रण और इंजन की स्थिरता ईंधन अर्थव्यवस्था से अधिक महत्वपूर्ण होती है। इन्हें रिकार्डो चैंबर भी कहा जाता है, जिसका नाम आविष्कारक हैरी रिकार्डो के नाम पर रखा गया है।[6][7]
पूर्व दहन कक्ष
यह चैम्बर सिलेंडर हेड पर स्थित होता है और छोटे छिद्रों द्वारा इंजन सिलेंडर से जुड़ा होता है। यह कुल सिलेंडर वॉल्यूम का 40% हिस्सा है। संपीड़न स्ट्रोक के समय, मुख्य सिलेंडर से हवा पूर्व-दहन कक्ष में प्रवेश करती है। इस समय, ईंधन को पूर्व दहन कक्ष में इंजेक्ट किया जाता है और दहन प्रारंभ होता है। दबाव बढ़ता है और ईंधन की बूंदों को छोटे छिद्रों के माध्यम से मुख्य सिलेंडर में धकेल दिया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप ईंधन और हवा का बहुत अच्छा मिश्रण होता है। अधिकांश दहन वास्तव में मुख्य सिलेंडर में होते है। इस प्रकार के दहन कक्ष में बहु-ईंधन क्षमता होती है क्योंकि मुख्य दहन घटना होने से पहले प्रीचैम्बर का तापमान ईंधन को वाष्पीकृत कर देता है।[8]
एयर सेल चैम्बर
एयर सेल छोटा बेलनाकार कक्ष होता है जिसके एक सिरे में छिद्र होता है। यह इंजेक्टर के साथ अधिक या कम समाक्षीय रूप से लगाया जाता है, कहा जाता है कि अक्ष पिस्टन मुकुट के समानांतर होता है, जिसमें इंजेक्टर छोटे से छिद्र में फायरिंग करता है जो एयर सेल के अंत में एक छेद सिलेंडर के लिए खुला होता है। सिर के द्रव्यमान के साथ थर्मल संपर्क को कम करने के लिए एयर सेल को माउंट किया जाता है। संकीर्ण स्प्रे पैटर्न के साथ पिंटल इंजेक्टर का उपयोग किया जाता है। इसके शीर्ष मृत केंद्र (टीडीएस) में अधिकांश आवेश द्रव्यमान छिद्र और एयर सेल में निहित होता है।
जब इंजेक्टर में आग लगती है, तो ईंधन का जेट वायु कक्ष में प्रवेश करता है और प्रज्वलित होता है। इसका परिणाम यह होता है कि ज्वाला का एक जेट एयर सेल से सीधे इंजेक्टर से निकलने वाले ईंधन के जेट में वापस आ जाता है। गर्मी और विक्षोभ उत्कृष्ट ईंधन वाष्पीकरण और मिश्रण गुण प्रदान करते हैं। इसके अतिरिक्त, चूंकि अधिकांश दहन वायु कक्ष के बाहरी छिद्र में होता है, जो सीधे सिलेंडर के साथ संचार करता है, दहन चार्ज को सिलेंडर में स्थानांतरित करने में कम गर्मी की हानि होती है।
एयर सेल इंजेक्शन को अप्रत्यक्ष इंजेक्शन के विकास की सादगी और आसानी को बनाए रखते हुए प्रत्यक्ष इंजेक्शन के कुछ दक्षता लाभ प्राप्त करना अप्रत्यक्ष और प्रत्यक्ष इंजेक्शन के बीच एक समझौता माना जा सकता है।
एयर सेल चैम्बरों को सामान्यतः लानोवा वायु कक्षों का नाम दिया जाता है।[9] लानोवा दहन प्रणाली को लानोवा कंपनी द्वारा विकसित किया गया था, जिसकी स्थापना 1929 में फ्रांज लैंग, गॉथर्ड वीलिच और अल्बर्ट वीलिच ने की थी।[10]
यूएस में, मैक ट्रकों द्वारा लानोवा प्रणाली का उपयोग किया गया था। उदाहरण के लिए, मैक एनआर ट्रक में फिट किया गया मैक-लानोवा ईडी डीजल इंजन है।
अप्रत्यक्ष इंजेक्शन दहन कक्षों के लाभ
- छोटे डीजल का उत्पादन किया जा सकता है।
- आवश्यक इंजेक्शन दबाव कम होने के कारण इस इंजेक्टर का उत्पादन सस्ता है।
- इंजेक्शन की दिशा का महत्व कम है।
- अप्रत्यक्ष इंजेक्शन विशेष रूप से गैसोलीन इंजनों के लिए डिजाइन और निर्माण के लिए बहुत आसान है। क्योंकि इसमें कम इंजेक्टर विकास की आवश्यकता होती है और इंजेक्शन दबाव(प्रत्यक्ष इंजेक्शन के लिए 1500 psi/100 बार बनाम 5000 psi/345 बार और इससे अधिक) कम होते हैं।
- आंतरिक घटकों पर अप्रत्यक्ष इंजेक्शन जो कम दबाव लगाता है, उसका कारण है कि एक ही मूल इंजन के पेट्रोल और अप्रत्यक्ष इंजेक्शन डीजल संस्करणों का उत्पादन संभव है। इस तरह के सबसे अच्छे प्रकार केवल सिलेंडर हेड में भिन्न होते हैं और डीजल में इंजेक्शन पंप और ईंधन इंजेक्टर को फिट करने के समय पेट्रोल संस्करण में एक वितरक और स्पार्क प्लग लगाने की आवश्यकता होती है। उदाहरणों में बीएमसी, बीएमसी A-सीरीज़ इंजन और बीएमसी B-सीरीज़ इंजन और लैंड रोवर 2.25/2.5-लीटर 4-सिलेंडर इत्यादि प्रकार सम्मिलित हैं। इस तरह के डिजाइन एक ही वाहन के पेट्रोल और डीजल संस्करणों को उनके बीच न्यूनतम डिजाइन परिवर्तन के साथ बनाने की अनुमति देते हैं।
- उच्च इंजन की गति तक पहुंचा जा सकता है क्योंकि प्रीचैम्बर में जलना जारी है।
- बायो-डीजल और अपशिष्ट वनस्पति तेल जैसे वैकल्पिक ईंधन से अप्रत्यक्ष-इंजेक्शन डीजल इंजन में ईंधन प्रणाली को हानि होने की संभावना कम होती है, क्योंकि इसमें उच्च इंजेक्शन दबाव की आवश्यकता नहीं होती है। प्रत्यक्ष-इंजेक्शन इंजनों में (विशेष रूप से उच्च दबाव वाले सामान्य रेल ईंधन प्रणालियों का उपयोग करने वाले आधुनिक इंजन), ईंधन फिल्टर को अच्छी स्थिति में रखना अधिक महत्वपूर्ण है क्योंकि अपशिष्ट वनस्पति तेल या अपशिष्ट इंजन तेल का उपयोग करने पर अपशिष्ट पंपों और इंजेक्टरों को हानि पहुंचा सकते हैं।
हानि
- डीजल इंजनों के साथ ईंधन दक्षता प्रत्यक्ष इंजेक्शन की तुलना में कम है क्योंकि बड़े खुले क्षेत्रों में अधिक गर्मी फैलती है और बंदरगाहों के माध्यम से चलने वाली हवा दबाव की बूंदों को बढ़ाती है। चूंकि, उच्च संपीड़न अनुपात का उपयोग इस अक्षमता को एक सीमा तक नकार देगा।
- डीज़ल इंजनों पर कोल्ड इंजन स्टार्ट करने के लिए ग्लो प्लग की आवश्यकता होती है; कई अप्रत्यक्ष इंजेक्शन डीजल इंजन ठंड के मौसम में ग्लो प्लग के बिना प्रारंभ नहीं हो सकते।
- क्योंकि दहन की गर्मी और दबाव पिस्टन पर एक बहुत छोटे क्षेत्र में प्रयुक्त होता है क्योंकि यह पूर्व दहन कक्ष या भंवर कक्ष से बाहर निकलता है, ऐसे इंजन प्रत्यक्ष इंजेक्शन डीजल की तुलना में उच्च विशिष्ट शक्ति आउटपुट(जैसे टर्बोचार्जर, सुपरचार्जर, या ट्यूनिंग) के लिए कम अनुकूल होते हैं। पिस्टन क्राउन के एक हिस्से पर बढ़ा हुआ तापमान और दबाव असमान विस्तार का कारण बनता है जिससे दरार, विरूपण या अन्य क्षति हो सकती है, चूंकि निर्माण विधियों में प्रगति ने निर्माताओं को असमान विस्तार के प्रभाव को निश्चित सीमा तक कम करने की अनुमति दी है, जिससे टर्बोचार्जिंग का उपयोग करने के लिए अप्रत्यक्ष इंजेक्शन डाइसेल्स की अनुमति मिलती है।
- प्रत्यक्ष इंजेक्शन सामान्य-रेल इंजनों की तुलना में अप्रत्यक्ष इंजन अधिकांशतः अधिक ध्वनि करते हैं।
- प्रारंभिक तरल पदार्थ (ईथर) का उपयोग अधिकांशतः एक अप्रत्यक्ष इंजेक्शन डीजल इंजन में नहीं किया जा सकता है क्योंकि प्रत्यक्ष इंजेक्शन डीजल की तुलना में ग्लो प्लग पूर्व प्रज्वलन के कठिन परिस्थिति को बहुत बढ़ा देते हैं।
यह भी देखें
- हैरी रिकार्डो
- समृद्ध एल'ऑरेंज(प्रॉस्पर एल'ऑरेंज)
- प्रीमिक्स्ड फ्लेम
संदर्भ
- ↑ Kerr, Jim. "Direct vs. port injection". The Chronicle Herald. Retrieved 28 June 2016.
- ↑ Smith, Scott; Guinther, Gregory (2016-10-17). "Formation of Intake Valve Deposits in Gasoline Direct Injection Engines". SAE International Journal of Fuels and Lubricants (in English). 9 (3): 558–566. doi:10.4271/2016-01-2252. ISSN 1946-3960.
- ↑ Stone, Richard. "An introduction to ICE", Palgrace Macmillan, 1999, p. 224
- ↑ Two-stroke engine
- ↑ Electromechanical Prime Movers: Electric Motors. Macmillan International Higher Education. 18 June 1971. pp. 21–. ISBN 978-1-349-01182-7.
- ↑ "Sir Harry Ricardo". oldengine.org. Archived from the original on 17 October 2010. Retrieved 8 January 2017.
- ↑ Dempsey, P. (1995). Troubleshooting and Repairing Diesel Engines. TAB Books. p. 127. ISBN 9780070163485. Retrieved 8 January 2017.
- ↑ Dempsey, Paul (2007). Troubleshooting and Repair of Diesel Engines. McGraw Hill Professional. ISBN 9780071595186. Retrieved 2 December 2017.
- ↑ Dempsey, P. (1995). Troubleshooting and Repairing Diesel Engines. TAB Books. p. 128. ISBN 9780070163485. Retrieved 8 January 2017.
- ↑ "The Lanova Combustion System". The Commercial Motor. 6 January 1933. Retrieved 11 November 2017.
