फोर स्ट्रोक इंजन
चार-स्ट्रोक (चार-चक्र भी) इंजन एक आंतरिक दहन (आईसी) इंजन है जिसमें क्रैंकशाफ्ट को घुमाते हुए पिस्टन चार अलग-अलग स्ट्रोक को पूरा करता है। एक स्ट्रोक सिलेंडर के साथ पिस्टन की पूरी यात्रा को किसी भी दिशा में संदर्भित करता है। चार अलग-अलग स्ट्रोक कहलाते हैं:
- इनटेक: इसे इंडक्शन या सक्शन के नाम से भी जाना जाता है। पिस्टन का यह स्ट्रोक टॉप डेड सेंटर (T.D.C.) से शुरू होता है और बॉटम डेड सेंटर (B.D.C.) पर खत्म होता है। इस स्ट्रोक में सेवन वाल्व खुली स्थिति में होना चाहिए, जबकि पिस्टन सिलेंडर में हवा-ईंधन मिश्रण को नीचे की ओर गति के माध्यम से सिलेंडर में वैक्यूम दबाव बनाकर खींचता है। पिस्टन नीचे जा रहा है क्योंकि पिस्टन के खिलाफ नीचे की गति से हवा को चूसा जा रहा है।
- संपीड़न: यह स्ट्रोक B.D.C पर शुरू होता है, या सक्शन स्ट्रोक के ठीक अंत में, और T.D.C पर समाप्त होता है। इस स्ट्रोक में पिस्टन पावर स्ट्रोक (नीचे) के दौरान प्रज्वलन की तैयारी में वायु-ईंधन मिश्रण को संपीड़ित करता है। इस चरण के दौरान सेवन और निकास दोनों वाल्व बंद हो जाते हैं।
- दहन: इसे शक्ति या प्रज्वलन के रूप में भी जाना जाता है। यह चार स्ट्रोक चक्र की दूसरी क्रांति की शुरुआत है। इस बिंदु पर क्रैंकशाफ्ट ने पूर्ण 360 डिग्री क्रांति पूरी कर ली है। जबकि पिस्टन टी.डी.सी. (संपीड़न स्ट्रोक का अंत) संपीड़ित हवा-ईंधन मिश्रण एक स्पार्क प्लग (गैसोलीन इंजन में) या उच्च संपीड़न (डीजल इंजन) द्वारा उत्पन्न गर्मी से प्रज्वलित होता है, पिस्टन को बलपूर्वक बी.डी.सी. यह स्ट्रोक क्रैंकशाफ्ट को चालू करने के लिए इंजन से यांत्रिक कार्य करता है।
- निकास: आउटलेट के रूप में भी जाना जाता है। निकास स्ट्रोक के दौरान, पिस्टन, एक बार फिर, B.D.C से लौटता है। टी.डी.सी. जबकि निकास वाल्व खुला है। यह क्रिया निकास वाल्व के माध्यम से खर्च किए गए वायु-ईंधन मिश्रण को बाहर निकालती है।
मोटर चालित भूमि परिवहन के लिए चार-स्ट्रोक इंजन सबसे आम आंतरिक दहन इंजन डिज़ाइन हैं,[1] ऑटोमोबाइल , ट्रक , डीजल रेल गाडी ों, हल्के विमानों और मोटरसाइकिल ों में इस्तेमाल किया जा रहा है। प्रमुख वैकल्पिक डिजाइन दो-स्ट्रोक चक्र है।[1]
अन्य दहन इंजनों की तरह चार स्ट्रोक इंजनों से निकलने वाले उत्सर्जन में महत्वपूर्ण मात्रा में ग्रीनहाउस गैस ें, साथ ही साथ वायु प्रदूषण के अन्य रूप भी होते हैं। कारों और अन्य परिवहन अनुप्रयोगों में चार स्ट्रोक इंजनों के उपयोग को कुछ न्यायालयों में चरणबद्ध तरीके से समाप्त किया जाना निर्धारित है, और 2022 तक अन्य प्रमुख क्षेत्राधिकार इसी तरह के प्रस्तावों पर विचार कर रहे हैं।[2][3][note 1]
इतिहास
ओटो चक्र
निकोलस ओटो किराने की चिंता के लिए एक ट्रैवलिंग सेल्समैन था। अपनी यात्रा में, उन्होंने पेरिस में बेल्जियम के प्रवासी एटियेन लेनोइर द्वारा निर्मित आंतरिक दहन इंजन का सामना किया। 1860 में, लेनोर ने सफलतापूर्वक एक डबल-अभिनय इंजन बनाया जो 4% दक्षता पर रोशनी वाली गैस पर चलता था। 18 लीटर एटिएन लेनोर#लेनोर इंजन ने केवल 2 हॉर्सपावर का उत्पादन किया। लेनोइर इंजन कोयले से बनी रोशन गैस पर चलता था, जिसे पेरिस में फिलिप द गुड द्वारा विकसित किया गया था।[4]
1861 में लेनोइर इंजन की प्रतिकृति के परीक्षण में, ओटो को ईंधन चार्ज पर संपीड़न के प्रभावों के बारे में पता चला। 1862 में, ओटो ने लेनोर इंजन की खराब दक्षता और विश्वसनीयता में सुधार के लिए एक इंजन का उत्पादन करने का प्रयास किया। उन्होंने एक इंजन बनाने की कोशिश की जो प्रज्वलन से पहले ईंधन मिश्रण को संपीड़ित करेगा, लेकिन विफल रहा क्योंकि इंजन अपने विनाश से कुछ मिनट पहले नहीं चलेगा। कई अन्य इंजीनियर इस समस्या को हल करने की कोशिश कर रहे थे, लेकिन कोई सफलता नहीं मिली।[4]
1864 में, ओटो और यूजीन लैंगेन ने पहली आंतरिक दहन इंजन उत्पादन कंपनी, एनए ओटो एंड सी (एनए ओटो एंड कंपनी) की स्थापना की। ओटो और सी उसी वर्ष एक सफल वायुमंडलीय इंजन बनाने में सफल रहे।[4]कारखाने में स्थान समाप्त हो गया और 1869 में ड्यूट्ज़, कोलोन, जर्मनी के शहर में ले जाया गया, जहाँ कंपनी का नाम बदलकर ड्युट्ज़ एजी (द ड्यूट्ज़ गैस इंजन मैन्युफैक्चरिंग कंपनी) कर दिया गया।[4]1872 में, गोटलिब डेमलर तकनीकी निदेशक थे और विल्हेम मेबैक इंजन डिजाइन के प्रमुख थे। डेमलर एक बन्दूक बनाने वाला था जिसने लेनोइर इंजन पर काम किया था। 1876 तक, ओटो और लैंगन पहला आंतरिक दहन इंजन बनाने में सफल रहे, जिसने दहन से पहले ईंधन मिश्रण को इस समय तक बनाए गए किसी भी इंजन की तुलना में कहीं अधिक दक्षता के लिए संपीड़ित किया।
डेमलर और मेबैक ने ओटो और सी में अपना काम छोड़ दिया और 1883 में पहला हाई-स्पीड ओटो इंजन विकसित किया। 1885 में, उन्होंने ओटो इंजन से लैस होने वाली पहली ऑटोमोबाइल का उत्पादन किया। डेमलर रीटवेगन ने एक आंतरिक दहन इंजन द्वारा संचालित दुनिया का पहला वाहन बनने के लिए एक हॉट-ट्यूब इग्निशन सिस्टम और लिग्रोइन के रूप में जाना जाने वाला ईंधन इस्तेमाल किया। इसने ओटो के डिजाइन के आधार पर चार स्ट्रोक इंजन का इस्तेमाल किया। अगले वर्ष, कार्ल बेंज ने चार-स्ट्रोक इंजन वाली ऑटोमोबाइल का उत्पादन किया जिसे पहली कार माना जाता है।[5] 1884 में, ओटो की कंपनी, जिसे तब गैसमोटरेंफैब्रिक ड्यूट्ज़ (जीएफडी) के नाम से जाना जाता था, ने इलेक्ट्रिक इग्निशन और कार्बोरेटर विकसित किया। 1890 में, डेमलर और मेबैक ने Daimler-Motoren-Gesellschaft के नाम से एक कंपनी बनाई। आज वह कंपनी डेमलर बेंज है।
एटकिंसन चक्र
एटकिंसन-चक्र इंजन एक प्रकार का एकल स्ट्रोक आंतरिक दहन इंजन है जिसका आविष्कार जेम्स एटकिन्सन (आविष्कारक) ने 1882 में किया था। एटकिंसन चक्र को शक्ति घनत्व की कीमत पर दक्षता प्रदान करने के लिए डिज़ाइन किया गया है, और इसका उपयोग कुछ आधुनिक हाइब्रिड इलेक्ट्रिक अनुप्रयोगों में किया जाता है।
मूल एटकिंसन-चक्र पिस्टन इंजन ने क्रैंकशाफ्ट के एक मोड़ में होने वाले चार-स्ट्रोक चक्र के सेवन, संपीड़न, शक्ति और निकास स्ट्रोक की अनुमति दी थी और ओटो-चक्र इंजन को कवर करने वाले कुछ पेटेंटों के उल्लंघन से बचने के लिए डिज़ाइन किया गया था।[6] एटकिंसन के अद्वितीय क्रैंकशाफ्ट डिजाइन के कारण, इसका विस्तार अनुपात इसके संपीड़न अनुपात से भिन्न हो सकता है और, इसके संपीड़न स्ट्रोक से अधिक लंबे पावर स्ट्रोक के साथ, इंजन पारंपरिक पिस्टन इंजन की तुलना में अधिक तापीय दक्षता प्राप्त कर सकता है। जबकि एटकिन्सन का मूल डिजाइन एक ऐतिहासिक जिज्ञासा से अधिक कुछ नहीं है, कई आधुनिक इंजन एक छोटे संपीड़न स्ट्रोक/लंबे पावर स्ट्रोक के प्रभाव को उत्पन्न करने के लिए अपरंपरागत वाल्व टाइमिंग का उपयोग करते हैं, इस प्रकार ऑटोमोबाइल में ईंधन अर्थव्यवस्था को महसूस करते हुए एटकिन्सन चक्र प्रदान कर सकता है।[7]
डीजल चक्र
डीजल इंजन 1876 के ओटो-साइकिल इंजन का तकनीकी परिशोधन है। जहां ओटो ने 1861 में महसूस किया था कि इंजन की दक्षता को इसके प्रज्वलन से पहले पहले ईंधन मिश्रण को संपीड़ित करके बढ़ाया जा सकता है, रुडोल्फ डीजल एक अधिक कुशल प्रकार का इंजन विकसित करना चाहता था जो बहुत भारी ईंधन पर चल सके। एटिने लेनोर , ओटो वायुमंडलीय, और ओटो संपीड़न इंजन (दोनों 1861 और 1876) को कोयला गैस पर चलने के लिए डिज़ाइन किया गया था। रोशन गैस (कोयला गैस)। ओटो के समान प्रेरणा के साथ, डीजल एक ऐसा इंजन बनाना चाहता था जो छोटी औद्योगिक कंपनियों को अपना स्वयं का शक्ति स्रोत प्रदान करे ताकि वे बड़ी कंपनियों के खिलाफ प्रतिस्पर्धा कर सकें, और ओटो की तरह, नगरपालिका ईंधन आपूर्ति से बंधे होने की आवश्यकता से दूर हो सकें। . ओटो की तरह, उच्च-संपीड़न इंजन का उत्पादन करने में एक दशक से अधिक का समय लगा, जो सिलेंडर में छिड़के गए ईंधन को स्वयं प्रज्वलित कर सकता था। डीजल ने अपने पहले इंजन में ईंधन के साथ संयुक्त एयर स्प्रे का इस्तेमाल किया।
प्रारंभिक विकास के दौरान, इंजनों में से एक फट गया, लगभग डीजल को मार डाला। वह कायम रहा, और अंत में 1893 में एक सफल इंजन बनाया। उच्च-संपीड़न इंजन, जो संपीड़न की गर्मी से अपने ईंधन को प्रज्वलित करता है, अब डीजल इंजन कहा जाता है, चाहे वह चार-स्ट्रोक या दो-स्ट्रोक डिजाइन हो।
चार-स्ट्रोक डीजल इंजन का उपयोग कई दशकों से भारी-भरकम अनुप्रयोगों में किया जाता रहा है। यह अधिक ऊर्जा युक्त भारी ईंधन का उपयोग करता है और उत्पादन के लिए कम शोधन की आवश्यकता होती है। सबसे कुशल ओटो-चक्र इंजन लगभग 30% तापीय क्षमता पर चलते हैं।[clarification needed]
थर्मोडायनामिक विश्लेषण
वास्तविक चार-स्ट्रोक और दो-स्ट्रोक चक्रों का thermodynamic विश्लेषण एक सरल कार्य नहीं है। हालाँकि, यदि वायु मानक धारणाएँ हों तो विश्लेषण को महत्वपूर्ण रूप से सरल बनाया जा सकता है[8] उपयोग किए जाते हैं। परिणामी चक्र, जो वास्तविक परिचालन स्थितियों के समान है, ओटो चक्र है।
इंजन के सामान्य संचालन के दौरान, जैसा कि हवा/ईंधन मिश्रण को संपीड़ित किया जा रहा है, मिश्रण को प्रज्वलित करने के लिए एक विद्युत चिंगारी बनाई जाती है। कम आरपीएम पर यह टीडीसी (टॉप डेड सेंटर) के करीब होता है। जैसे ही इंजन आरपीएम बढ़ता है, फ्लेम फ्रंट की गति नहीं बदलती है, इसलिए स्पार्क पॉइंट को चक्र में पहले उन्नत किया जाता है ताकि पावर स्ट्रोक शुरू होने से पहले चार्ज के दहन के लिए चक्र के अधिक से अधिक अनुपात की अनुमति मिल सके। यह लाभ विभिन्न ओटो इंजन डिज़ाइनों में परिलक्षित होता है; वायुमंडलीय (गैर-संपीड़न) इंजन 12% दक्षता पर संचालित होता है जबकि संपीड़ित-चार्ज इंजन की परिचालन दक्षता लगभग 30% होती है।
ईंधन विचार
कंप्रेस्ड चार्ज इंजन के साथ एक समस्या यह है कि कंप्रेस्ड चार्ज का तापमान बढ़ने से प्री-इग्निशन हो सकता है। यदि यह गलत समय पर होता है और बहुत ऊर्जावान होता है, तो यह इंजन को नुकसान पहुंचा सकता है। पेट्रोलियम के विभिन्न अंशों में व्यापक रूप से अलग-अलग फ्लैश पॉइंट होते हैं (तापमान जिस पर ईंधन स्वयं प्रज्वलित हो सकता है)। इंजन और ईंधन डिजाइन में इसे ध्यान में रखा जाना चाहिए।
संपीड़ित ईंधन मिश्रण के जल्दी प्रज्वलित होने की प्रवृत्ति ईंधन की रासायनिक संरचना द्वारा सीमित है। इंजनों के विभिन्न प्रदर्शन स्तरों को समायोजित करने के लिए ईंधन के कई ग्रेड हैं। ईंधन को अपने स्वयं के प्रज्वलन तापमान को बदलने के लिए बदल दिया जाता है। इसे करने बहुत सारे तरीके हैं। जैसा कि इंजनों को उच्च संपीड़न अनुपात के साथ डिज़ाइन किया गया है, परिणाम यह है कि पूर्व-प्रज्वलन होने की संभावना अधिक होती है क्योंकि ईंधन मिश्रण को जानबूझकर प्रज्वलन से पहले उच्च तापमान पर संकुचित किया जाता है। उच्च तापमान अधिक प्रभावी ढंग से गैसोलीन जैसे ईंधन को वाष्पित करता है, जिससे संपीड़न इंजन की दक्षता बढ़ जाती है। उच्च संपीड़न अनुपात का अर्थ यह भी है कि शक्ति उत्पन्न करने के लिए पिस्टन जिस दूरी को धक्का दे सकता है वह अधिक है (जिसे विस्तार अनुपात कहा जाता है)।
किसी दिए गए ईंधन की ऑक्टेन रेटिंग ईंधन के आत्म-प्रज्वलन के प्रतिरोध का एक उपाय है। एक उच्च संख्यात्मक ऑक्टेन रेटिंग वाला ईंधन एक उच्च संपीड़न अनुपात की अनुमति देता है, जो ईंधन से अधिक ऊर्जा निकालता है और अधिक प्रभावी ढंग से उस ऊर्जा को उपयोगी कार्य में परिवर्तित करता है जबकि एक ही समय में इंजन को पूर्व-प्रज्वलन से बचाता है। उच्च ऑक्टेन ईंधन भी अधिक महंगा है।
कई आधुनिक चार-स्ट्रोक इंजन गैसोलीन प्रत्यक्ष इंजेक्शन या जीडीआई का इस्तेमाल करते हैं। गैसोलीन डायरेक्ट-इंजेक्टेड इंजन में, इंजेक्टर नोजल दहन कक्ष में फैल जाता है। प्रत्यक्ष ईंधन इंजेक्टर संपीड़न स्ट्रोक के दौरान सिलेंडर में बहुत अधिक दबाव में गैसोलीन को इंजेक्ट करता है, जब पिस्टन शीर्ष के करीब होता है।[9] डीजल इंजन स्वभाव से ही पूर्व-प्रज्वलन से संबंधित नहीं होते हैं। उन्हें इस बात की चिंता है कि दहन शुरू किया जा सकता है या नहीं। डीजल ईंधन के प्रज्वलित होने की कितनी संभावना है, इसका विवरण सीटेन रेटिंग कहलाता है। क्योंकि डीजल ईंधन कम अस्थिरता वाले होते हैं, उन्हें ठंडा होने पर शुरू करना बहुत कठिन हो सकता है। ठंडे डीजल इंजन को चालू करने के लिए विभिन्न तकनीकों का उपयोग किया जाता है, सबसे आम है एक चमकने वाला प्लग का उपयोग।
डिजाइन और इंजीनियरिंग सिद्धांत
पावर आउटपुट सीमाएं
एक इंजन द्वारा उत्पन्न बिजली की अधिकतम मात्रा हवा की अधिकतम मात्रा द्वारा निर्धारित की जाती है। पिस्टन इंजन द्वारा उत्पन्न शक्ति की मात्रा उसके आकार (सिलेंडर की मात्रा) से संबंधित है, चाहे वह दो स्ट्रोक इंजन हो या चार-स्ट्रोक डिज़ाइन, वॉल्यूमेट्रिक दक्षता, नुकसान, हवा से ईंधन अनुपात, का कैलोरी मान ईंधन, हवा की ऑक्सीजन सामग्री और गति (प्रति मिनट क्रांतियाँ)। गति अंततः भौतिक शक्ति और स्नेहन द्वारा सीमित होती है। वाल्व, पिस्टन और कनेक्टिंग छड़ गंभीर त्वरण बलों से ग्रस्त हैं। उच्च इंजन गति पर, भौतिक टूट-फूट और पिस्टन रिंग स्पंदन हो सकता है, जिसके परिणामस्वरूप बिजली की हानि या इंजन का विनाश भी हो सकता है। पिस्टन रिंग स्पंदन तब होता है जब रिंग पिस्टन ग्रूव्स के भीतर लंबवत रूप से दोलन करते हैं, जिसमें वे रहते हैं। रिंग फ्टरर रिंग और सिलेंडर की दीवार के बीच की सील से समझौता करता है, जिससे सिलेंडर के दबाव और शक्ति का नुकसान होता है। यदि कोई इंजन बहुत तेज़ी से घूमता है, वाल्व स्प्रिंग्स वाल्व को बंद करने के लिए पर्याप्त तेज़ी से कार्य नहीं कर सकते हैं। इसे आमतौर पर 'वाल्व फ्लोट ' के रूप में जाना जाता है, और इसका परिणाम पिस्टन से वाल्व संपर्क में हो सकता है, जिससे इंजन को गंभीर नुकसान हो सकता है। उच्च गति पर पिस्टन सिलेंडर दीवार इंटरफ़ेस का स्नेहन टूट जाता है। यह औद्योगिक इंजनों के लिए पिस्टन की गति को लगभग 10मी/सेकेंड तक सीमित करता है।
सेवन/निकास बंदरगाह प्रवाह
एक इंजन की आउटपुट पावर इनटेक (वायु-ईंधन मिश्रण) की क्षमता और वाल्व पोर्ट के माध्यम से जल्दी से निकलने के लिए निकास पदार्थ पर निर्भर है, जो आमतौर पर सिलेंडर हैड में स्थित होता है। एक इंजन की आउटपुट पावर बढ़ाने के लिए, इनटेक और एग्जॉस्ट पाथ में अनियमितताएं, जैसे कास्टिंग की खामियां दूर की जा सकती हैं, और वायु प्रवाह बेंच की मदद से वॉल्व पोर्ट टर्न और वाल्व सीट कॉन्फिगरेशन की रेडी को कम करने के लिए संशोधित किया जा सकता है। प्रतिरोध। इस प्रक्रिया को सिलेंडर हेड पोर्टिंग कहा जाता है, और इसे हाथ से या सीएनसी मशीन से किया जा सकता है।
एक आंतरिक दहन इंजन की अपशिष्ट गर्मी वसूली
एक आंतरिक दहन इंजन औसतन आपूर्ति की गई ऊर्जा का केवल 40-45% यांत्रिक कार्यों में परिवर्तित करने में सक्षम है। अपशिष्ट ऊर्जा का एक बड़ा हिस्सा गर्मी के रूप में होता है जो शीतलक, पंख आदि के माध्यम से पर्यावरण को जारी किया जाता है। यदि किसी तरह अपशिष्ट गर्मी को कैप्चर किया जा सकता है और यांत्रिक ऊर्जा में बदल दिया जा सकता है, तो इंजन के प्रदर्शन और/या ईंधन दक्षता में सुधार किया जा सकता है। चक्र की समग्र दक्षता में सुधार। यह पाया गया है कि अगर पूरी तरह से बर्बाद हुई गर्मी का 6% भी वापस पा लिया जाए तो यह इंजन की दक्षता को बहुत बढ़ा सकता है।[10] एक इंजन के निकास से अपशिष्ट गर्मी निकालने के लिए कई तरीके तैयार किए गए हैं और एक ही समय में निकास प्रदूषकों को कम करते हुए कुछ उपयोगी कार्य निकालने के लिए इसका उपयोग किया जाता है। रैंकिन चक्र , टर्बोचार्जिंग और थर्मोइलेक्ट्रिक जनरेटर का उपयोग अपशिष्ट ताप वसूली इकाई प्रणाली के रूप में बहुत उपयोगी हो सकता है।
सुपरचार्जिंग
इंजन की शक्ति बढ़ाने का एक तरीका सिलेंडर में अधिक हवा डालना है ताकि प्रत्येक पावर स्ट्रोक से अधिक शक्ति का उत्पादन किया जा सके। यह कुछ प्रकार के एयर कम्प्रेशन डिवाइस का उपयोग करके किया जा सकता है जिसे सुपरचार्जर के रूप में जाना जाता है, जिसे इंजन क्रैंकशाफ्ट द्वारा संचालित किया जा सकता है।
सुपरचार्जिंग एक आंतरिक दहन इंजन की शक्ति उत्पादन सीमा को उसके विस्थापन के सापेक्ष बढ़ा देता है। आमतौर पर, सुपरचार्जर हमेशा चलता रहता है, लेकिन ऐसे डिज़ाइन हैं जो इसे अलग-अलग गति से काटने या चलाने की अनुमति देते हैं (इंजन की गति के सापेक्ष)। यांत्रिक रूप से संचालित सुपरचार्जिंग का नुकसान यह है कि कुछ आउटपुट पावर का उपयोग सुपरचार्जर को चलाने के लिए किया जाता है, जबकि उच्च दबाव वाले निकास में बिजली बर्बाद हो जाती है, क्योंकि हवा को दो बार संपीड़ित किया गया है और फिर दहन में अधिक संभावित मात्रा प्राप्त होती है लेकिन यह केवल विस्तारित होती है एक चरण में।
टर्बोचार्जिंग
एक टर्बोचार्जर एक सुपरचार्जर है जो टरबाइन के माध्यम से इंजन के निकास गैसों द्वारा संचालित होता है। निष्कासित निकास का उपयोग करने के लिए एक टर्बोचार्जर को वाहन के निकास प्रणाली में शामिल किया जाता है। इसमें एक दो टुकड़े, हाई-स्पीड टर्बाइन असेंबली होती है जिसमें एक तरफ सेवन हवा को संपीड़ित करता है, और दूसरी तरफ जो निकास गैस बहिर्वाह द्वारा संचालित होता है।
निष्क्रिय होने पर, और कम-से-मध्यम गति पर, टर्बाइन कम निकास मात्रा से थोड़ी शक्ति पैदा करता है, टर्बोचार्जर का बहुत कम प्रभाव होता है और इंजन लगभग स्वाभाविक रूप से एस्पिरेटेड तरीके से संचालित होता है। जब बहुत अधिक बिजली उत्पादन की आवश्यकता होती है, तब तक इंजन की गति और थ्रॉटल खोलना तब तक बढ़ाया जाता है जब तक कि निकास गैसें टर्बोचार्जर के टर्बाइन को 'स्पूल अप' करने के लिए पर्याप्त न हों, ताकि इनटेक मैनिफोल्ड में सामान्य से अधिक हवा को संपीड़ित करना शुरू हो सके। इस प्रकार, इस टर्बाइन के कार्य के माध्यम से अतिरिक्त शक्ति (और गति) को निष्कासित कर दिया जाता है।
टर्बोचार्जिंग अधिक कुशल इंजन संचालन की अनुमति देता है क्योंकि यह निकास दबाव से संचालित होता है जो अन्यथा (ज्यादातर) बर्बाद हो जाएगा, लेकिन एक डिज़ाइन सीमा है जिसे टर्बो अंतराल के रूप में जाना जाता है। इंजन आरपीएम को तेजी से बढ़ाने, दबाव बनाने और टर्बो को स्पिन करने की आवश्यकता के कारण बढ़ी हुई इंजन शक्ति तुरंत उपलब्ध नहीं होती है, इससे पहले कि टर्बो कोई उपयोगी वायु संपीड़न करना शुरू करे। सेवन की मात्रा में वृद्धि से निकास में वृद्धि होती है और टर्बो तेजी से घूमता है, और तब तक आगे बढ़ता है जब तक कि स्थिर उच्च शक्ति संचालन नहीं हो जाता। एक और कठिनाई यह है कि उच्च निकास दबाव के कारण निकास गैस अपनी अधिक गर्मी को इंजन के यांत्रिक भागों में स्थानांतरित कर देती है।
रॉड और पिस्टन-टू-स्ट्रोक अनुपात
रॉड-टू-स्ट्रोक अनुपात कनेक्टिंग रॉड की लंबाई और पिस्टन स्ट्रोक की लंबाई का अनुपात है। एक लंबी छड़ सिलेंडर की दीवार पर पिस्टन के पार्श्व दबाव को कम करती है और इंजन के जीवन को बढ़ाते हुए तनाव बलों को कम करती है। यह लागत और इंजन की ऊंचाई और वजन भी बढ़ाता है।
एक स्क्वायर इंजन एक इंजन होता है जिसका बोर व्यास उसकी स्ट्रोक लंबाई के बराबर होता है। एक इंजन जहां बोर व्यास उसकी स्ट्रोक लंबाई से बड़ा होता है, एक oversquare इंजन होता है, इसके विपरीत, एक बोर व्यास वाला इंजन जो स्ट्रोक की लंबाई से छोटा होता है, एक अंडरस्क्वायर इंजन होता है।
वाल्व ट्रेन
वाल्व आमतौर पर क्रैंकशाफ्ट की आधी गति से घूमने वाले कैंषफ़्ट द्वारा संचालित होते हैं। इसकी लंबाई के साथ सांचा रों की एक श्रृंखला है, प्रत्येक को सेवन या निकास स्ट्रोक के उपयुक्त भाग के दौरान वाल्व खोलने के लिए डिज़ाइन किया गया है। वाल्व और कैम के बीच एक टैपटि एक संपर्क सतह है जिस पर कैम वाल्व खोलने के लिए स्लाइड करता है। कई इंजन सिलेंडरों की एक पंक्ति (या प्रत्येक पंक्ति) के "ऊपर" एक या एक से अधिक कैमशाफ्ट का उपयोग करते हैं, जैसा कि उदाहरण में दिखाया गया है, जिसमें प्रत्येक कैम सीधे एक फ्लैट टैपेट के माध्यम से एक वाल्व को क्रियान्वित करता है। अन्य इंजन डिजाइनों में कैंषफ़्ट क्रैंककेस में होता है, इस स्थिति में प्रत्येक कैम आमतौर पर एक डंडा धकेलना से संपर्क करता है, जो एक हाथ से घुमाना से संपर्क करता है जो एक वाल्व खोलता है, या एक चपटा इंजन के मामले में एक पुश रॉड आवश्यक नहीं है। ओवरहेड कैमरा डिज़ाइन आमतौर पर उच्च इंजन गति की अनुमति देता है क्योंकि यह कैम और वाल्व के बीच सबसे सीधा रास्ता प्रदान करता है।
वाल्व क्लीयरेंस
वाल्व क्लीयरेंस एक वाल्व लिफ्टर और एक वाल्व स्टेम के बीच के छोटे अंतर को संदर्भित करता है जो यह सुनिश्चित करता है कि वाल्व पूरी तरह से बंद हो जाए। यांत्रिक वाल्व समायोजन वाले इंजनों पर, अत्यधिक निकासी वाल्व ट्रेन से शोर का कारण बनती है। बहुत कम वाल्व निकासी के परिणामस्वरूप वाल्व ठीक से बंद नहीं हो सकते हैं। इसके परिणामस्वरूप प्रदर्शन में कमी आती है और संभवतः निकास वाल्वों का अधिक गरम हो जाता है। आम तौर पर, निकासी को प्रत्येक को समायोजित किया जाना चाहिए 20,000 miles (32,000 km) एक महसूस करने वाले गेज के साथ।
वाल्व ट्रेन घटक पहनने के लिए स्वचालित रूप से क्षतिपूर्ति करने के लिए अधिकांश आधुनिक उत्पादन इंजन हाइड्रोलिक भारोत्तोलक का उपयोग करते हैं। गंदे इंजन ऑयल से लिफ्टर फेल हो सकता है।
ऊर्जा संतुलन
ओटो इंजन लगभग 30% कुशल हैं; दूसरे शब्दों में, दहन द्वारा उत्पन्न ऊर्जा का 30% इंजन के आउटपुट शाफ्ट पर उपयोगी घूर्णी ऊर्जा में परिवर्तित हो जाता है, जबकि शेष अपशिष्ट गर्मी, घर्षण और इंजन सहायक उपकरण के कारण नष्ट हो जाता है।[11] बेकार ऊष्मा में खोई हुई कुछ ऊर्जा को पुनः प्राप्त करने के कई तरीके हैं। डीजल इंजनों में टर्बोचार्जर का उपयोग आने वाले वायु दाब को बढ़ाकर बहुत प्रभावी होता है और प्रभाव में, अधिक विस्थापन के रूप में प्रदर्शन में समान वृद्धि प्रदान करता है। दशकों पहले मैक ट्रक कंपनी ने एक टर्बाइन प्रणाली विकसित की थी जो अपशिष्ट ऊष्मा को गतिज ऊर्जा में परिवर्तित करती थी जिसे वह इंजन के संचरण में वापस भेजती थी। 2005 में, बीएमडब्लू (BMW) ने टर्बोस्टीमर के विकास की घोषणा की, मैक प्रणाली के समान एक दो-चरण ताप-पुनर्प्राप्ति प्रणाली जो निकास गैस में 80% ऊर्जा की वसूली करती है और एक ओटो इंजन की दक्षता को 15% तक बढ़ा देती है।[12] इसके विपरीत, एक छह स्ट्रोक इंजन ईंधन की खपत को 40% तक कम कर सकता है।
आधुनिक इंजनों को अक्सर जानबूझकर थोड़ा कम कुशल बनाने के लिए बनाया जाता है, अन्यथा वे हो सकते हैं। वाहन उत्सर्जन नियंत्रण के लिए यह आवश्यक है जैसे निकास गैस पुनर्चक्रण और उत्प्रेरक कन्वर्टर्स जो धुंध और अन्य वायुमंडलीय प्रदूषकों को कम करते हैं। लीन बर्न का उपयोग करके इंजन नियंत्रण इकाई के साथ दक्षता में कमी का प्रतिकार किया जा सकता है।[13] संयुक्त राज्य अमेरिका में, कॉर्पोरेट औसत ईंधन अर्थव्यवस्था अनिवार्य करती है कि वाहनों को औसत प्राप्त करना चाहिए 34.9 mpg‑US (6.7 L/100 km; 41.9 mpg‑imp) के वर्तमान मानक की तुलना में 25 mpg‑US (9.4 L/100 km; 30.0 mpg‑imp).[14] जैसा कि वाहन निर्माता 2016 तक इन मानकों को पूरा करना चाहते हैं, पारंपरिक आंतरिक दहन इंजन (आईसीई) इंजीनियरिंग के नए तरीकों पर विचार करना होगा। नए शासनादेशों को पूरा करने के लिए ईंधन दक्षता बढ़ाने के कुछ संभावित समाधानों में पिस्टन के क्रैंकशाफ्ट से सबसे दूर होने के बाद फायरिंग शामिल है, जिसे टॉप डेड सेंटर (इंजीनियरिंग) के रूप में जाना जाता है, और मिलर चक्र को लागू करना। साथ में, यह नया स्वरूप ईंधन की खपत को काफी कम कर सकता है और NOx उत्सर्जन।
प्रारंभिक स्थिति, सेवन स्ट्रोक, और संपीड़न स्ट्रोक।
ईंधन का प्रज्वलन, पावर स्ट्रोक और एग्जॉस्ट स्ट्रोक।
यह भी देखें
- एटकिंसन चक्र
- मिलर साइकिल
- हम्फ्री पंप
- डेस्मोड्रोमिक वाल्व
- आंतरिक दहन इंजन का इतिहास
- नेपियर डेल्टिक
- पॉपट वॉल्व
- रेडियल इंजन
- पिस्टन रहित रोटरी इंजन
- सिक्स-पांच स्ट्रोक इंजन
- स्टर्लिंग इंजन
- स्ट्रोक (इंजन)
- दो और चार स्ट्रोक इंजन
- दो स्ट्रोक इंजन
- पांच-स्ट्रोक इंजन (असामान्य)
- सिक्स-स्ट्रोक इंजन
टिप्पणियाँ
- ↑ It is possible, though considered unlikely as of 2022, that zero-emission vehicle mandates could be met using internal combustion engines that do not burn fossil fuels. Most vehicle manufacturers are developing electric vehicles or fuel cell vehicles in response to these mandates.
संदर्भ
- ↑ 1.0 1.1 "4-स्ट्रोक इंजन: वे क्या हैं और कैसे काम करते हैं?". UTI. 5 May 2020. Retrieved 19 November 2021.
- ↑ "नए पेट्रोल, डीजल और हाइब्रिड कारों और वैन की बिक्री समाप्त करने के परिणाम और प्रतिक्रिया". www.gov.uk. Government of the United Kingdom. Retrieved 15 March 2022.
- ↑ Ramey, Jay (15 July 2021). "यूरोपीय संघ ने 2035 तक आंतरिक दहन कारों को चरणबद्ध करने की योजना बनाई है". Autoweek. Hearst Digital Media. Retrieved 15 March 2022.
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सामान्य स्रोत
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- scienceworld.wolfram.com/physics/OttoCycle.html
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- Benson, Tom (11 July 2008). "4 स्ट्रोक आंतरिक दहन इंजन". p. National Aeronautics and Space Administration. Retrieved 5 May 2011.
इस पेज में लापता आंतरिक लिंक की सूची
- अन्तः ज्वलन
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- दो- और चार-स्ट्रोक इंजन
बाहरी कड़ियाँ
- U.S. Patent 194,047
- Four stroke engine animation
- Detailed Engine Animations Archived 25 June 2017 at the Wayback Machine
- How Car Engines Work
- Animated Engines, four stroke, another explanation of the four-stroke engine.
- CDX eTextbook, some videos of car components in action.
- New 4 stroke
