गैसोलीन प्रत्यक्ष इंजेक्शन

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GDI engine from a BMW car (fuel injector is located above the red triangle)

गैसोलीन प्रत्यक्ष इंजेक्शन (GDI), जिसे पेट्रोल प्रत्यक्ष इंजेक्शन (PDI) के रूप में भी जाना जाता है,[1] आंतरिक दहन इंजनों के लिए एक मिश्रण गठन प्रणाली है जो गैसोलीन (पेट्रोल) पर चलती है, जहां दहन कक्ष में ईंधन इंजेक्शन होता है। यह कई गुना इंजेक्शन सिस्टम से अलग है, जो प्रवेशिका नलिका में ईंधन इंजेक्ट करता है।

जीडीआई का उपयोग इंजन दक्षता और विशिष्ट बिजली उत्पादन बढ़ाने के साथ-साथ निकास उत्सर्जन को कम करने में मदद कर सकता है।[2] उत्पादन तक पहुँचने वाला पहला GDI इंजन 1925 में एक कम-संपीड़न ट्रक इंजन के लिए पेश किया गया था। 1950 के दशक में कई जर्मन कारों ने बॉश यांत्रिक जीडीआई प्रणाली का इस्तेमाल किया, हालांकि तकनीक का उपयोग तब तक दुर्लभ रहा जब तक कि 1996 में मित्सुबिशी द्वारा बड़े पैमाने पर उत्पादित कारों के लिए इलेक्ट्रॉनिक जीडीआई प्रणाली पेश नहीं की गई। GDI ने हाल के वर्षों में ऑटोमोटिव उद्योग द्वारा तेजी से अपनाए जाने को देखा है, संयुक्त राज्य अमेरिका में मॉडल वर्ष 2008 वाहनों के उत्पादन के 2.3% से बढ़कर मॉडल वर्ष 2016 के लिए लगभग 50% हो गया है।[3][4]


ऑपरेटिंग सिद्धांत

चार्ज मोड

डायरेक्ट-इंजेक्टेड इंजन का 'चार्ज मोड' बताता है कि दहन कक्ष में ईंधन कैसे वितरित किया जाता है:

  • 'सजातीय चार्ज मोड' में कई गुना इंजेक्शन के अनुसार दहन कक्ष में हवा के साथ ईंधन समान रूप से मिश्रित होता है।
  • स्तरीकृत चार्ज इंजन में स्पार्क प्लग के चारों ओर ईंधन के उच्च घनत्व वाला एक क्षेत्र होता है, और स्पार्क प्लग से दूर एक दुबला मिश्रण (ईंधन का कम घनत्व) होता है।

सजातीय चार्ज मोड

सजातीय चार्ज मोड में, इंजन एक समान वायु/ईंधन मिश्रण पर काम करता है (), जिसका अर्थ है, कि सिलेंडर में ईंधन और हवा का (लगभग) सही मिश्रण है। इंटेक स्ट्रोक की शुरुआत में ईंधन को इंजेक्ट किया जाता है ताकि इंजेक्टेड ईंधन को हवा के साथ मिश्रण करने के लिए सबसे अधिक समय मिल सके, ताकि एक सजातीय वायु/ईंधन मिश्रण बन सके।[5] यह मोड निकास गैस उपचार के लिए एक पारंपरिक तीन-तरफ़ा उत्प्रेरक का उपयोग करने की अनुमति देता है।[6] यही कारण है कि सजातीय मोड तथाकथित इंजन का आकार घटाना के लिए उपयोगी है।[6]अधिकांश डायरेक्ट-इंजेक्टेड पैसेंजर कार पेट्रोल इंजन सजातीय चार्ज मोड का उपयोग करते हैं।[7][8]


स्तरीकृत चार्ज मोड

स्तरीकृत चार्ज मोड स्पार्क प्लग के चारों ओर ईंधन/वायु मिश्रण का एक छोटा क्षेत्र बनाता है, जो बाकी सिलेंडर में हवा से घिरा होता है। इसके परिणामस्वरूप सिलिंडर में कम ईंधन इंजेक्ट किया जाता है, जिससे समग्र वायु-ईंधन अनुपात बहुत अधिक हो जाता है ,[9] औसत वायु-ईंधन अनुपात के साथ मध्यम भार पर, और पूर्ण भार पर।[10] आदर्श रूप से, थ्रॉटलिंग नुकसान से बचने के लिए थ्रॉटल वाल्व जितना संभव हो उतना खुला रहता है। तब टॉर्क को पूरी तरह से गुणवत्ता वाले टॉर्क कंट्रोलिंग के माध्यम से सेट किया जाता है, जिसका अर्थ है कि इंजन के टॉर्क को सेट करने के लिए केवल इंजेक्ट किए गए ईंधन की मात्रा, लेकिन इनटेक एयर की मात्रा में हेरफेर नहीं किया जाता है। स्तरीकृत चार्ज मोड भी लौ को सिलेंडर की दीवारों से दूर रखता है, थर्मल नुकसान को कम करता है।[11] चूँकि मिश्रण बहुत अधिक दुबला होता है, उसे स्पार्क-प्लग (ईंधन की कमी के कारण) से प्रज्वलित नहीं किया जा सकता है, चार्ज को स्तरीकृत करने की आवश्यकता होती है (जैसे स्पार्क प्लग के चारों ओर ईंधन/हवा के मिश्रण का एक छोटा क्षेत्र बनाने की आवश्यकता होती है)।[12] इस तरह के चार्ज को प्राप्त करने के लिए, एक स्तरीकृत चार्ज इंजन संपीड़न स्ट्रोक के बाद के चरणों के दौरान ईंधन को इंजेक्ट करता है। पिस्टन के शीर्ष में एक भंवर गुहा अक्सर स्पार्क प्लग के आसपास के क्षेत्र में ईंधन को निर्देशित करने के लिए प्रयोग किया जाता है। यह तकनीक अल्ट्रा-लीन मिश्रणों के उपयोग को सक्षम बनाती है जो कि कार्बोरेटर या पारंपरिक कई गुना ईंधन इंजेक्शन के साथ असंभव होगा।[13] स्तरीकृत चार्ज मोड (जिसे अल्ट्रा लीन-बर्न मोड भी कहा जाता है) का उपयोग ईंधन की खपत और निकास उत्सर्जन को कम करने के लिए कम भार पर किया जाता है। हालांकि, स्तरीकृत चार्ज मोड उच्च भार के लिए अक्षम है, जिसमें इंजन स्टोइकोमेट्री#Stoichiometric_air-to-fuel_ratios_of_common_fuels|stoichiometric वायु-ईंधन अनुपात के साथ सजातीय मोड में स्विच करता है। मध्यम भार और उच्च भार पर एक समृद्ध वायु-ईंधन अनुपात के लिए।[14] सिद्धांत रूप में, एक स्तरीकृत चार्ज मोड ईंधन दक्षता में और सुधार कर सकता है और निकास उत्सर्जन को कम कर सकता है,[15] हालाँकि, व्यवहार में, स्तरीकृत चार्ज अवधारणा एक पारंपरिक सजातीय चार्ज अवधारणा पर महत्वपूर्ण दक्षता लाभ साबित नहीं हुई है, लेकिन इसके अंतर्निहित लीन बर्न के कारण, अधिक नाइट्रोजन आक्साइड बनते हैं,[16] कभी-कभी उत्सर्जन नियमों को पूरा करने के लिए निकास प्रणाली में NOx adsorber की आवश्यकता होती है।[17] NOx adsorbers के उपयोग के लिए कम सल्फर ईंधन की आवश्यकता हो सकती है, क्योंकि सल्फर NOx adsorbers को ठीक से काम करने से रोकता है।[18] स्तरीकृत ईंधन इंजेक्शन वाले GDI इंजन कई गुना इंजेक्ट किए गए इंजनों की तुलना में अधिक मात्रा में निकास_गैस#पार्टिकुलेट_मैटर_(PM10_and_PM2.5) का उत्पादन कर सकते हैं,[19] वाहन उत्सर्जन नियमों को पूरा करने के लिए कभी-कभी निकास में पार्टिकुलेट फिल्टर (कणिकीय डीजल फिल्टर के समान) की आवश्यकता होती है।[20] इसलिए कई यूरोपीय कार निर्माताओं ने स्तरीकृत चार्ज अवधारणा को छोड़ दिया है या पहले कभी इसका इस्तेमाल नहीं किया, जैसे कि 2000 Renault 2.0 IDE पेट्रोल इंजन (Renault_F-Type_engine#F5x), जो कभी भी स्तरीकृत चार्ज मोड के साथ नहीं आया,[21] या 2009 बीएमडब्ल्यू नेक और 2017 मर्सिडीज-बेंज M256 इंजन | मर्सिडीज-बेंज M256 इंजन अपने पूर्ववर्तियों द्वारा उपयोग किए जाने वाले स्तरीकृत चार्ज मोड को छोड़ रहे हैं। वोक्सवैगन समूह ने एफएसआई लेबल वाले स्वाभाविक रूप से एस्पिरेटेड इंजनों में ईंधन स्तरीकृत इंजेक्शन का इस्तेमाल किया था, हालांकि, इन इंजनों को स्तरीकृत चार्ज मोड को अक्षम करने के लिए एक इंजन नियंत्रण इकाई अद्यतन प्राप्त हुआ है।[22] TFSI और TSI लेबल वाले टर्बोचार्ज्ड वोक्सवैगन इंजनों ने हमेशा सजातीय मोड का उपयोग किया है।[23] बाद के VW इंजनों की तरह, नए डायरेक्ट इंजेक्टेड पेट्रोल इंजन (2017 के बाद से) आमतौर पर अच्छी दक्षता प्राप्त करने के लिए वैरिएबल वाल्व टाइमिंग के संयोजन में अधिक पारंपरिक सजातीय चार्ज मोड का उपयोग करते हैं। स्तरीकृत प्रभार अवधारणाओं को ज्यादातर छोड़ दिया गया है।[24]


इंजेक्शन मोड

दहन कक्ष में ईंधन के वांछित वितरण के लिए सामान्य तकनीक या तो स्प्रे-निर्देशित, वायु-निर्देशित, या दीवार-निर्देशित इंजेक्शन हैं। हाल के वर्षों में प्रवृत्ति स्प्रे-निर्देशित इंजेक्शन की ओर है, क्योंकि यह वर्तमान में उच्च ईंधन दक्षता में परिणत होता है।

वॉल-गाइडेड डायरेक्ट इंजेक्शन

Swirl cavity on the top of a piston in the 2010-2017 Ford EcoBoost 3.5 L engine

दीवार-निर्देशित इंजेक्शन वाले इंजनों में, स्पार्क प्लग और इंजेक्शन नोजल के बीच की दूरी अपेक्षाकृत अधिक होती है। ईंधन को स्पार्क प्लग के करीब लाने के लिए, इसे पिस्टन के शीर्ष पर भंवर गुहा के खिलाफ छिड़का जाता है (जैसा कि दाईं ओर फोर्ड इकोबूस्ट इंजन की तस्वीर में देखा गया है), जो स्पार्क प्लग की ओर ईंधन का मार्गदर्शन करता है। विशेष भंवर या टम्बल एयर इनटेक पोर्ट इस प्रक्रिया में सहायता करते हैं। इंजेक्शन समय पिस्टन की गति पर निर्भर करता है, इसलिए, उच्च पिस्टन गति पर, इंजेक्शन समय और इग्निशन समय को बहुत सटीक रूप से उन्नत करने की आवश्यकता होती है। कम इंजन तापमान पर, अपेक्षाकृत ठंडे पिस्टन पर ईंधन के कुछ हिस्से इतने ठंडे हो जाते हैं कि वे ठीक से दहन नहीं कर पाते हैं। कम इंजन लोड से मध्यम इंजन लोड (और इस प्रकार इंजेक्शन समय को आगे बढ़ाते हुए) पर स्विच करते समय, ईंधन के कुछ हिस्सों को भंवर गुहा के पीछे इंजेक्ट किया जा सकता है, जिसके परिणामस्वरूप अधूरा दहन भी होता है।[25] वॉल-गाइडेड डायरेक्ट इंजेक्शन वाले इंजन उच्च हाइड्रोकार्बन उत्सर्जन से पीड़ित हो सकते हैं।[26]


एयर-गाइडेड डायरेक्ट इंजेक्शन

वॉल-गाइडेड इंजेक्शन वाले इंजनों की तरह, एयर-गाइडेड इंजेक्शन वाले इंजनों में, स्पार्क प्लग और इंजेक्शन नोजल के बीच की दूरी अपेक्षाकृत अधिक होती है। हालांकि, दीवार-निर्देशित इंजेक्शन इंजनों के विपरीत, ईंधन (अपेक्षाकृत) ठंडे इंजन भागों जैसे सिलेंडर की दीवार और पिस्टन के संपर्क में नहीं आता है। भंवर गुहा के खिलाफ ईंधन को छिड़कने के बजाय, हवा-निर्देशित इंजेक्शन इंजनों में ईंधन को पूरी तरह से सेवन हवा द्वारा स्पार्क प्लग की ओर निर्देशित किया जाता है। स्पार्क प्लग की ओर ईंधन को निर्देशित करने के लिए सेवन हवा में एक विशेष भंवर या टंबल मूवमेंट होना चाहिए। यह भंवर या लुढ़कना आंदोलन अपेक्षाकृत लंबी अवधि के लिए बनाए रखा जाना चाहिए, ताकि सभी ईंधन स्पार्क प्लग की ओर धकेले जा सकें। हालांकि यह इंजन की चार्जिंग दक्षता और इस प्रकार बिजली उत्पादन को कम करता है। व्यवहार में, वायु-निर्देशित और दीवार-निर्देशित इंजेक्शन के संयोजन का उपयोग किया जाता है।[27] केवल एक इंजन मौजूद है जो केवल एयर-गाइडेड इंजेक्शन पर निर्भर करता है।[28]


स्प्रे-गाइडेड डायरेक्ट इंजेक्शन

स्प्रे-निर्देशित प्रत्यक्ष इंजेक्शन वाले इंजनों में, स्पार्क प्लग और इंजेक्शन नोजल के बीच की दूरी अपेक्षाकृत कम होती है। इंजेक्शन नोजल और स्पार्क प्लग दोनों सिलेंडर के वाल्वों के बीच स्थित हैं। संपीड़न स्ट्रोक के बाद के चरणों के दौरान ईंधन इंजेक्ट किया जाता है, जिससे बहुत जल्दी (और अमानवीय) मिश्रण का निर्माण होता है। इसका परिणाम बड़े ईंधन स्तरीकरण प्रवणता में होता है, जिसका अर्थ है कि इसके केंद्र में बहुत कम वायु अनुपात के साथ ईंधन का एक बादल है, और इसके किनारों पर बहुत अधिक वायु अनुपात है। ईंधन केवल इन दो क्षेत्रों के बीच में प्रज्वलित किया जा सकता है। इंजन दक्षता बढ़ाने के लिए इंजेक्शन के लगभग तुरंत बाद इग्निशन होता है। स्पार्क प्लग को इस तरह से रखा जाना चाहिए कि यह ठीक उस क्षेत्र में हो जहां मिश्रण ज्वलनशील हो। इसका मतलब यह है कि उत्पादन सहनशीलता बहुत कम होनी चाहिए, क्योंकि केवल बहुत कम मिसलिग्न्मेंट के परिणामस्वरूप दहन में भारी गिरावट आ सकती है। इसके अलावा, दहन गर्मी के संपर्क में आने से ठीक पहले ईंधन स्पार्क प्लग को ठंडा कर देता है। इस प्रकार, स्पार्क प्लग को थर्मल झटके को अच्छी तरह से झेलने में सक्षम होना चाहिए।[29] कम पिस्टन (और इंजन) की गति पर, सापेक्ष वायु/ईंधन का वेग कम होता है, जिससे ईंधन ठीक से वाष्पित नहीं हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप बहुत समृद्ध मिश्रण होता है। समृद्ध मिश्रण ठीक से दहन नहीं करते हैं और कार्बन निर्माण का कारण बनते हैं।[30] उच्च पिस्टन गति पर, ईंधन सिलेंडर के भीतर और फैल जाता है, जो मिश्रण के ज्वलनशील भागों को स्पार्क प्लग से इतनी दूर मजबूर कर सकता है, कि यह हवा/ईंधन मिश्रण को और प्रज्वलित नहीं कर सकता है।[31]


साथी प्रौद्योगिकियां

अन्य उपकरण जो एक स्तरीकृत चार्ज बनाने में GDI के पूरक के लिए उपयोग किए जाते हैं, उनमें चर वाल्व समय, परिवर्तनीय वाल्व लिफ्ट और चर लंबाई सेवन कई गुना शामिल हैं।[32] इसके अलावा, उच्च नाइट्रोजन ऑक्साइड (एनओएक्स) उत्सर्जन को कम करने के लिए निकास गैस पुनर्संरचना का उपयोग किया जा सकता है जो अल्ट्रा लीन दहन से उत्पन्न हो सकता है।[33]


नुकसान

गैसोलीन प्रत्यक्ष इंजेक्शन में वाल्व की सफाई की क्रिया नहीं होती है जो कि सिलेंडर के इंजन के अपस्ट्रीम में ईंधन पेश करने पर प्रदान की जाती है।[34] गैर-जीडीआई इंजनों में, सेवन पोर्ट के माध्यम से यात्रा करने वाला गैसोलीन संदूषण के लिए सफाई एजेंट के रूप में कार्य करता है, जैसे कि परमाणु तेल। सफ़ाई की कार्रवाई के अभाव में GDI इंजनों में कार्बन के जमाव में वृद्धि हो सकती है। तीसरे पक्ष के निर्माता तेल पकड़ने वाला टैंक बेचते हैं जो उन कार्बन जमा को रोकने या कम करने वाले होते हैं।

उच्च इंजन गति (RPM) पर चरम शक्ति का उत्पादन करने की क्षमता GDI के लिए अधिक सीमित है, क्योंकि ईंधन की आवश्यक मात्रा को इंजेक्ट करने के लिए कम समय उपलब्ध है। कई गुना इंजेक्शन (साथ ही कार्बोरेटर और थ्रॉटल-बॉडी ईंधन इंजेक्शन) में, ईंधन को किसी भी समय सेवन वायु मिश्रण में जोड़ा जा सकता है। हालांकि एक GDI इंजन सेवन और संपीड़न चरणों के दौरान ईंधन को इंजेक्ट करने तक सीमित है। यह उच्च इंजन गति (RPM) पर प्रतिबंध बन जाता है, जब प्रत्येक दहन चक्र की अवधि कम होती है। इस सीमा को पार करने के लिए, कुछ GDI इंजन (जैसे कि Toyota GR इंजन#2GR-FSE|टोयोटा 2GR-FSE V6 और वोक्सवैगन समूह के पेट्रोल इंजनों की सूची#EA888 इंजन) में उच्च स्तर पर अतिरिक्त ईंधन प्रदान करने के लिए कई गुना ईंधन इंजेक्टर का एक सेट भी होता है। आरपीएम। ये मैनिफोल्ड फ्यूल इंजेक्टर इनटेक सिस्टम से कार्बन जमा को साफ करने में भी मदद करते हैं।

गैसोलीन इंजेक्टर घटकों के लिए डीजल के समान स्नेहन प्रदान नहीं करता है, जो कभी-कभी GDI इंजनों द्वारा उपयोग किए जाने वाले इंजेक्शन दबावों में एक सीमित कारक बन जाता है। GDI इंजन का इंजेक्शन दबाव आमतौर पर लगभग तक सीमित होता है 20 MPa (2.9 ksi), इंजेक्टरों पर अत्यधिक घिसाव को रोकने के लिए।[35]


प्रतिकूल जलवायु और स्वास्थ्य प्रभाव

जबकि इस तकनीक को ईंधन दक्षता बढ़ाने और सीओ को कम करने का श्रेय दिया जाता है2 उत्सर्जन, GDI इंजन पारंपरिक पोर्ट फ्यूल इंजेक्शन इंजन की तुलना में अधिक ब्लैक कार्बन एरोसोल का उत्पादन करते हैं। सौर विकिरण का एक मजबूत अवशोषक, ब्लैक कार्बन में महत्वपूर्ण जलवायु-वार्मिंग गुण होते हैं।[36] पर्यावरण विज्ञान और प्रौद्योगिकी पत्रिका में जनवरी 2020 में प्रकाशित एक अध्ययन में, जॉर्जिया विश्वविद्यालय (यूएसए) के शोधकर्ताओं की एक टीम ने भविष्यवाणी की कि जीडीआई-संचालित वाहनों से ब्लैक कार्बन उत्सर्जन में वृद्धि से यू.एस. के शहरी क्षेत्रों में जलवायु में वृद्धि होगी। सीओ में कमी के साथ जुड़े शीतलन से काफी अधिक मात्रा में2. शोधकर्ताओं का यह भी मानना ​​​​है कि पारंपरिक पोर्ट फ्यूल इंजेक्शन (PFI) इंजनों से GDI तकनीक के उपयोग में बदलाव वाहन उत्सर्जन से जुड़ी समयपूर्व मृत्यु दर को लगभग दोगुना कर देगा, संयुक्त राज्य अमेरिका में सालाना 855 मौतों से लेकर 1,599 तक। उनका अनुमान है कि इन समयपूर्व मौतों की वार्षिक सामाजिक लागत 5.95 अरब डॉलर है।[37]


इतिहास

1911-1912

गैसोलीन डायरेक्ट इंजेक्शन की कोशिश करने वाले शुरुआती आविष्कारकों में से एक डॉ आर्चीबाल्ड लो थे जिन्होंने अपने इंजन को फोर्स्ड इंडक्शन इंजन का भ्रामक शीर्षक दिया था, जबकि यह केवल ईंधन का प्रवेश था जिसे मजबूर किया गया था। उन्होंने 1912 की शुरुआत में अपने प्रोटोटाइप इंजन का विवरण प्रकट किया,[38] और 1912 के दौरान बड़े पैमाने पर इंजन निर्माता F.E. बेकर लिमिटेड द्वारा डिजाइन को और विकसित किया गया था[39] और परिणाम नवंबर 1912 में ओलंपिया मोटर साइकिल शो में उनके स्टैंड पर प्रदर्शित हुए। इंजन एक उच्च संपीड़न चार-स्ट्रोक मोटरसाइकिल इंजन था, जिसमें गैसोलीन ईंधन को अलग से 1000psi पर दबाव डाला गया था और 'उच्चतम संपीड़न के क्षण में' सिलेंडर में भर्ती कराया गया था। एक छोटे रोटरी वाल्व द्वारा, स्पार्क प्लग और ट्रेंबलर कॉइल द्वारा एक साथ प्रज्वलन के साथ स्पार्किंग को पूरे दहन चरण में जारी रखने की अनुमति देता है। इंजेक्ट किए जा रहे ईंधन को इंजन सिलेंडर द्वारा गर्म किए जाने के कारण वाष्प अवस्था में बताया गया था। ईंधन के दबाव को ईंधन पंप पर नियंत्रित किया गया था, और भर्ती किए गए ईंधन की मात्रा को रोटरी प्रवेश वाल्व पर यांत्रिक तरीकों से नियंत्रित किया गया था। ऐसा लगता है कि इस क्रांतिकारी डिजाइन को एफ.ई. बेकर ने आगे नहीं बढ़ाया।

1916-1938

हालांकि 2000 के बाद से गैसोलीन इंजनों में प्रत्यक्ष इंजेक्शन का आमतौर पर उपयोग किया जाता है, 1894 में पहले सफल प्रोटोटाइप के बाद से डीजल इंजनों ने दहन कक्ष (या एक पूर्व-दहन कक्ष) में सीधे इंजेक्ट किए गए ईंधन का उपयोग किया है।

GDI इंजन का एक प्रारंभिक प्रोटोटाइप जर्मनी में 1916 में जंकर्स हवाई जहाज के लिए बनाया गया था। इंजन को शुरू में डीजल इंजन के रूप में डिजाइन किया गया था, हालांकि जब जर्मन युद्ध मंत्रालय ने फैसला किया कि विमान के इंजन को गैसोलीन या बेंजीन पर चलना चाहिए, तो इसे गैसोलीन के लिए डिजाइन किया गया। क्रैंककेस#क्रैंककेस-संपीड़न|क्रैंककेस-संपीड़न दो-स्ट्रोक डिज़ाइन होने के कारण, एक मिसफायर इंजन को नष्ट कर सकता है, इसलिए जंकर्स ने इस समस्या को रोकने के लिए एक GDI प्रणाली विकसित की। प्रथम विश्व युद्ध के अंत के कारण विकास बंद होने से कुछ समय पहले विमानन अधिकारियों को इस प्रोटोटाइप इंजन का प्रदर्शन किया गया था।[40] उत्पादन तक पहुँचने के लिए गैसोलीन (अन्य ईंधनों के बीच) का उपयोग करने वाला पहला प्रत्यक्ष इंजेक्शन इंजन 1925-1947 हेसलमैन इंजन था जिसे ट्रकों और बसों के लिए स्वीडन में बनाया गया था।[41][42] एक ओटो चक्र और एक डीजल चक्र इंजन के बीच एक संकर के रूप में, इसे गैसोलीन और ईंधन तेलों सहित विभिन्न प्रकार के ईंधन पर चलाया जा सकता है। हेसेलमैन इंजन ने अल्ट्रा लीन बर्न सिद्धांत का इस्तेमाल किया और संपीड़न स्ट्रोक के अंत में ईंधन को इंजेक्ट किया और फिर इसे स्पार्क प्लग से प्रज्वलित किया। इसके कम संपीड़न अनुपात के कारण, हेसलमैन इंजन सस्ते भारी ईंधन तेलों पर चल सकता था, हालांकि अधूरे दहन के कारण बड़ी मात्रा में धुआं निकला।

1939-1995

द्वितीय विश्व युद्ध के दौरान, अधिकांश जर्मन विमान इंजन GDI का उपयोग करते थे, जैसे बीएमडब्ल्यू 801 रेडियल इंजन, जर्मन इनवर्टेड वी12 डेमलर-बेंज डीबी 601, डीबी 603 और डीबी 605 इंजन, और समान-लेआउट जंकर्स जुमो 210, 211 सहित और Jumo 213 उल्टे V12 इंजन। GDI ईंधन इंजेक्शन प्रणाली का उपयोग करने वाले द्वितीय विश्व युद्ध के विमान इंजनों के सहयोगी थे सोवियत संघ श्वेत्सोव ऐश -82|श्वेत्सोव एएसएच-82एफएनवी रेडियल इंजन और अमेरिकी 54.9 लीटर विस्थापन राइट R-3350 डुप्लेक्स साइक्लोन 18-सिलेंडर रेडियल इंजन।

जर्मन कंपनी रॉबर्ट बॉश GmbH 1930 के दशक से कारों के लिए एक यांत्रिक GDI प्रणाली विकसित कर रही थी[43] और 1952 में इसे Goliath GP700 और Gutbrod में टू-स्ट्रोक इंजन पर पेश किया गया था। यह प्रणाली मूल रूप से एक उच्च दबाव वाला डीजल डायरेक्ट-इंजेक्शन पंप था जिसमें एक इनटेक थ्रॉटल वाल्व स्थापित था। इन इंजनों ने अच्छा प्रदर्शन दिया और कार्बोरेटर संस्करण की तुलना में 30% कम ईंधन की खपत की, मुख्य रूप से कम इंजन भार के तहत।[43]सिस्टम का एक अतिरिक्त लाभ इंजन तेल के लिए एक अलग टैंक था जो स्वचालित रूप से ईंधन मिश्रण में जोड़ा गया था, जिससे मालिकों को अपने स्वयं के दो-स्ट्रोक ईंधन मिश्रण को मिलाने की आवश्यकता को कम किया जा सके।[44] 1955 मर्सिडीज-बेंज 300SL ने भी शुरुआती बॉश मैकेनिकल GDI सिस्टम का इस्तेमाल किया, इसलिए GDI का उपयोग करने वाला पहला फोर-स्ट्रोक इंजन बन गया। 2010 के मध्य तक, अधिकांश ईंधन-इंजेक्टेड कारों में मैनिफोल्ड इंजेक्शन का उपयोग किया जाता था, जिससे यह काफी असामान्य हो गया था कि इन शुरुआती कारों में यकीनन अधिक उन्नत GDI प्रणाली का उपयोग किया गया था।[original research?] 1970 के दशक के दौरान, संयुक्त राज्य अमेरिका के निर्माताओं American Motors Corporation और Ford Motor Company ने Straticharge नामक प्रोटोटाइप मैकेनिकल GDI सिस्टम विकसित किया। और क्रमादेशित दहन (PROCO) क्रमशः।[45][46][47][48] इनमें से कोई भी प्रणाली उत्पादन तक नहीं पहुंची।[49][50]


1997-वर्तमान

1996 जापानी-बाजार मित्सुबिशी प्रशंसक GDI इंजन का उपयोग करने वाली पहली बड़े पैमाने पर उत्पादित कार थी, जब मित्सुबिशी 4G9 इंजन # 4G93 इनलाइन-चार इंजन का GDI संस्करण पेश किया गया था।[51][52] इसे बाद में 1997 में मित्सुबिशी अस्थायी एसएमए में यूरोप लाया गया।[53] इसने 1997 में पहला छह-सिलेंडर GDI इंजन, मित्सुबिशी 6G7 इंजन V6 इंजन भी विकसित किया।[54] मित्सुबिशी ने इस तकनीक को व्यापक रूप से लागू किया, 2001 तक चार परिवारों में दस लाख से अधिक जीडीआई इंजन का उत्पादन किया।[55] हालांकि कई वर्षों के लिए उपयोग में, 11 सितंबर 2001 को MMC ने संक्षिप्त नाम 'GDI' के लिए एक ट्रेडमार्क का दावा किया।[56] कई अन्य जापानी और यूरोपीय निर्माताओं ने अगले वर्षों में GDI इंजन पेश किए। मित्सुबिशी GDI तकनीक को Peugeot, Citroën, Hyundai, Volvo और Volkswagen द्वारा भी लाइसेंस दिया गया था।[57][58][59][60][61][62][63] 2005 टोयोटा जीआर इंजन#2GR-FSE|टोयोटा 2GR-FSE V6 इंजन प्रत्यक्ष और अप्रत्यक्ष इंजेक्शन दोनों को संयोजित करने वाला पहला इंजन था। सिस्टम (डी4-एस कहा जाता है) प्रति सिलेंडर दो ईंधन इंजेक्टर का उपयोग करता है: एक पारंपरिक मैनिफोल्ड फ्यूल इंजेक्टर (कम दबाव) और एक प्रत्यक्ष ईंधन इंजेक्टर (उच्च दबाव) और अधिकांश टोयोटा इंजनों में उपयोग किया जाता है।[64] फ़ॉर्मूला वन रेसिंग में, 2014 फॉर्मूला वन वर्ल्ड चैंपियनशिप के लिए सीधे इंजेक्शन को अनिवार्य कर दिया गया था, जिसमें नियमन 5.10.2 कहा गया था: प्रति सिलेंडर केवल एक प्रत्यक्ष इंजेक्टर हो सकता है और इनटेक वाल्वों के ऊपर या निकास वाल्वों के डाउनस्ट्रीम में इंजेक्टरों की अनुमति नहीं है। .[65]


टू-स्ट्रोक इंजन में

दो स्ट्रोक इंजन के लिए GDI के अतिरिक्त लाभ हैं, जो निकास गैसों के अपमार्जन और क्रैंककेस के स्नेहन से संबंधित हैं।

सफाई (इंजन)इंजन) पहलू यह है कि सिलेंडर से निकास गैसों के फ्लशिंग को बेहतर बनाने के लिए अधिकांश दो-स्ट्रोक इंजनों में निकास स्ट्रोक के दौरान सेवन और निकास वाल्व दोनों खुले होते हैं। इसके परिणामस्वरूप कुछ ईंधन/वायु मिश्रण सिलेंडर में प्रवेश करते हैं और फिर निकास बंदरगाह के माध्यम से बिना जले सिलेंडर से बाहर निकल जाते हैं। प्रत्यक्ष इंजेक्शन के साथ, केवल हवा (और आमतौर पर कुछ तेल) क्रैंककेस से आती है, और जब तक पिस्टन ऊपर नहीं उठता और सभी पोर्ट बंद नहीं हो जाते, तब तक ईंधन इंजेक्ट नहीं किया जाता है।

क्रैंककेस # क्रैंककेस-संपीड़न क्रैंककेस में तेल इंजेक्ट करके दो-स्ट्रोक जीडीआई इंजनों में प्राप्त किया जाता है, जिसके परिणामस्वरूप क्रैंककेस में ईंधन के साथ मिश्रित तेल को इंजेक्ट करने की पुरानी विधि की तुलना में कम तेल की खपत होती है।[66] दो-स्ट्रोक में दो प्रकार के GDI का उपयोग किया जाता है: निम्न-दबाव वायु-सहायता, और उच्च-दबाव। लो-प्रेशर सिस्टम- जैसा कि 1992 अप्रिलिया SR50 मोटर स्कूटर पर इस्तेमाल किया गया था- सिलेंडर हेड में हवा इंजेक्ट करने के लिए क्रैंकशाफ्ट से चलने वाले एयर कंप्रेसर का उपयोग करता है। एक कम दबाव वाला इंजेक्टर फिर दहन कक्ष में ईंधन का छिड़काव करता है, जहां यह वाष्पीकृत हो जाता है क्योंकि यह संपीड़ित हवा के साथ मिश्रित होता है। 1990 के दशक में जर्मन कंपनी फिच जीएमबीएच द्वारा एक उच्च दबाव वाली जीडीआई प्रणाली विकसित की गई थी और सख्त उत्सर्जन नियमों को पूरा करने के लिए 1997 में आउटबोर्ड समुद्री निगम (ओएमसी) द्वारा समुद्री इंजनों के लिए पेश किया गया था। हालांकि, इंजनों में विश्वसनीयता की समस्या थी और ओएमसी ने दिसंबर 2000 में दिवालिएपन की घोषणा की।[67][68] एविन्रूड ई-टेक फिच प्रणाली का एक उन्नत संस्करण है, जिसे 2003 में जारी किया गया था[69] और 2004 में EPA स्वच्छ वायु उत्कृष्टता पुरस्कार जीता।[70] एनवायरोफिट इंटरनेशनल, एक अमेरिकी गैर-लाभकारी संगठन, ने दक्षिण पूर्व एशिया में वायु प्रदूषण को कम करने के लिए एक परियोजना में टू-स्ट्रोक मोटरसाइकिलों (कक्षीय निगम लिमिटेड द्वारा विकसित तकनीक का उपयोग करके) के लिए प्रत्यक्ष इंजेक्शन रेट्रोफिट किट विकसित की है।[71] दक्षिण पूर्व एशिया में 100 मिलियन दो-स्ट्रोक टैक्सी और मोटरसाइकिलें इस क्षेत्र के लिए प्रदूषण का एक प्रमुख कारण हैं।[72][73]


यह भी देखें


संदर्भ

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