ਡੀਜ਼ਲ ਇੰਜਣਾਂ ਅਤੇ ਗੈਸੋਲੀਨ ਇੰਜਣਾਂ 'ਤੇ ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਅਧਿਐਨ
ਪੇਂਡਹੁਲੁਆਨ
ਅੰਦਰੂਨੀ ਕੰਬਸ਼ਨ ਇੰਜਣ ਇੱਕ ਮੁੱਖ ਤਕਨਾਲੋਜੀ ਹੈ ਜੋ ਇੱਕ ਸਿਲੰਡਰ ਦੇ ਅੰਦਰ ਬਲਨ ਰਾਹੀਂ ਬਾਲਣ ਦੀ ਰਸਾਇਣਕ ਊਰਜਾ ਨੂੰ ਮਕੈਨੀਕਲ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਬਦਲਦੀ ਹੈ। ਵਾਹਨਾਂ ਅਤੇ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਉਦਯੋਗਿਕ ਉਪਯੋਗਾਂ ਵਿੱਚ ਵਰਤੇ ਜਾਣ ਵਾਲੇ ਦੋ ਸਭ ਤੋਂ ਆਮ ਕਿਸਮਾਂ ਗੈਸੋਲੀਨ (ਸਪਾਰਕ ਇਗਨੀਸ਼ਨ/SI) ਇੰਜਣ ਅਤੇ ਡੀਜ਼ਲ (ਕੰਪ੍ਰੈਸ਼ਨ ਇਗਨੀਸ਼ਨ/CI) ਇੰਜਣ ਹਨ। ਜਦੋਂ ਕਿ ਦੋਵੇਂ ਚਾਰ-ਸਟ੍ਰੋਕ ਚੱਕਰ (ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਡਿਜ਼ਾਈਨਾਂ ਵਿੱਚ) ਅਤੇ ਬੁਨਿਆਦੀ ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਸਿਧਾਂਤਾਂ 'ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਮਿਸ਼ਰਣ ਗਠਨ, ਇਗਨੀਸ਼ਨ ਵਿਧੀ, ਬਲਨ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ, ਅਤੇ ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ, ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਿੱਚ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਅੰਤਰ ਹਨ। ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦਾ ਅਧਿਐਨ ਸਾਨੂੰ ਇਹ ਸਮਝਣ ਵਿੱਚ ਮਦਦ ਕਰਦਾ ਹੈ ਕਿ ਡੀਜ਼ਲ ਇੰਜਣ ਵਧੇਰੇ ਕੁਸ਼ਲ ਕਿਉਂ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਗੈਸੋਲੀਨ ਇੰਜਣਾਂ ਵਿੱਚ ਵੱਖੋ-ਵੱਖਰੇ ਪ੍ਰਤੀਕਿਰਿਆ ਅਤੇ ਰੇਵ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਕਿਉਂ ਹੁੰਦੀਆਂ ਹਨ, ਅਤੇ ਕੰਪਰੈਸ਼ਨ ਅਨੁਪਾਤ, ਤਾਪਮਾਨ, ਦਬਾਅ ਅਤੇ ਨੁਕਸਾਨ ਵਰਗੇ ਮਾਪਦੰਡ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਨੂੰ ਕਿਵੇਂ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਦੇ ਹਨ।
ਅੰਦਰੂਨੀ ਕੰਬਸ਼ਨ ਇੰਜਣਾਂ ਦਾ ਮੁੱਢਲਾ ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ
ਆਦਰਸ਼ਕ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਇੰਜਣ ਦੀ ਕਾਰਗੁਜ਼ਾਰੀ ਦਾ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਅਕਸਰ ਇੱਕ ਆਦਰਸ਼ ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਚੱਕਰ ਦੁਆਰਾ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਜੋ ਅਸਲ-ਸੰਸਾਰ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਨੂੰ ਸਰਲ ਬਣਾਉਂਦਾ ਹੈ। ਟੀਚਾ ਬਲਨ ਦੇ ਵੇਰਵਿਆਂ ਨੂੰ ਸਹੀ ਢੰਗ ਨਾਲ ਦੁਹਰਾਉਣਾ ਨਹੀਂ ਹੈ, ਸਗੋਂ ਕੁਸ਼ਲਤਾ 'ਤੇ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਵੇਰੀਏਬਲਾਂ ਦੇ ਪ੍ਰਭਾਵ ਦਾ ਮੁਲਾਂਕਣ ਕਰਨ ਲਈ ਇੱਕ ਢਾਂਚਾ ਪ੍ਰਦਾਨ ਕਰਨਾ ਹੈ। ਇਸ ਅਧਿਐਨ ਵਿੱਚ ਮੁੱਖ ਮਾਤਰਾਵਾਂ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ:
1. ਕੰਪਰੈਸ਼ਨ ਅਨੁਪਾਤ (r): ਜਦੋਂ ਪਿਸਟਨ ਹੇਠਲੇ ਡੈੱਡ ਸੈਂਟਰ 'ਤੇ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਸਿਲੰਡਰ ਵਾਲੀਅਮ ਦਾ ਉੱਪਰਲੇ ਡੈੱਡ ਸੈਂਟਰ 'ਤੇ ਵਾਲੀਅਮ ਨਾਲ ਅਨੁਪਾਤ। ਕੰਪਰੈਸ਼ਨ ਅਨੁਪਾਤ ਅੰਤਿਮ ਕੰਪਰੈਸ਼ਨ ਤਾਪਮਾਨ ਅਤੇ ਦਬਾਅ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਨੂੰ ਬਹੁਤ ਹੱਦ ਤੱਕ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਦਾ ਹੈ।
2. ਹੀਟ ਇਨਪੁੱਟ (Q_in) ਅਤੇ ਹੀਟ ਆਉਟਪੁੱਟ (Q_out): ਆਦਰਸ਼ ਚੱਕਰ ਸੰਕਲਪ ਵਿੱਚ, ਹੀਟ ਇਨਪੁੱਟ ਬਲਨ (ਜਾਂ ਹੀਟ ਐਡੀਸ਼ਨ) ਦੌਰਾਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਹੀਟ ਆਉਟਪੁੱਟ ਹੀਟ ਰਿਜੈਕਸ਼ਨ ਦੌਰਾਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।
3. ਨੈੱਟ ਵਰਕ (W_net): ਐਕਸਪੈਂਸ਼ਨ ਵਰਕ ਅਤੇ ਕੰਪਰੈਸ਼ਨ ਵਰਕ ਵਿੱਚ ਅੰਤਰ।
4. ਥਰਮਲ ਕੁਸ਼ਲਤਾ (η_th): ਸ਼ੁੱਧ ਕੰਮ ਅਤੇ ਗਰਮੀ ਇਨਪੁੱਟ ਦਾ ਅਨੁਪਾਤ, ਅਰਥਾਤ η_th = W_net / Q_in।
5. ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦਾ ਪਹਿਲਾ ਨਿਯਮ: ਇੱਕ ਸਿਸਟਮ ਵਿੱਚ ਊਰਜਾ ਵਿੱਚ ਬਦਲਾਅ ਗਰਮੀ ਅਤੇ ਕੰਮ ਨਾਲ ਸਬੰਧਤ ਹਨ। ਇੱਕ ਆਦਰਸ਼ ਬੰਦ ਚੱਕਰ ਵਿੱਚ, ਸ਼ੁੱਧ ਕੰਮ ਗਰਮੀ ਇਨਪੁੱਟ ਅਤੇ ਗਰਮੀ ਆਉਟਪੁੱਟ ਵਿੱਚ ਅੰਤਰ ਦੇ ਬਰਾਬਰ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।
ਅਭਿਆਸ ਵਿੱਚ, ਰਗੜ, ਸਿਲੰਡਰ ਦੀਆਂ ਕੰਧਾਂ ਵਿੱਚ ਗਰਮੀ ਦਾ ਤਬਾਦਲਾ, ਅਧੂਰਾ ਬਲਨ, ਪੰਪਿੰਗ ਨੁਕਸਾਨ, ਅਤੇ ਨਾਲ ਹੀ ਐਗਜ਼ੌਸਟ ਗੈਸ ਅਤੇ ਕੂਲਿੰਗ ਸਿਸਟਮ ਕਾਰਕਾਂ ਦੇ ਕਾਰਨ ਅਸਲ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਹਮੇਸ਼ਾਂ ਆਦਰਸ਼ ਤੋਂ ਘੱਟ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।
ਪੈਟਰੋਲ ਇੰਜਣ ਦਾ ਆਦਰਸ਼ ਚੱਕਰ: ਔਟੋ ਸਾਈਕਲ
ਆਦਰਸ਼ ਗੈਸੋਲੀਨ ਇੰਜਣ ਨੂੰ ਔਟੋ ਚੱਕਰ ਦੁਆਰਾ ਦਰਸਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਇਹ ਮੰਨ ਕੇ ਕਿ ਤਾਪ ਜੋੜ ਨਿਰੰਤਰ ਵਾਲੀਅਮ 'ਤੇ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਆਦਰਸ਼ ਔਟੋ ਚੱਕਰ ਦੇ ਮੁੱਖ ਪੜਾਅ ਹਨ:
1. ਆਈਸੈਂਟ੍ਰੌਪਿਕ ਸੰਕੁਚਨ: ਹਵਾ-ਈਂਧਨ ਮਿਸ਼ਰਣ ਨੂੰ ਗਰਮੀ ਦੇ ਤਬਾਦਲੇ ਤੋਂ ਬਿਨਾਂ ਸੰਕੁਚਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ (ਆਦਰਸ਼)।
2. ਸਥਿਰ ਆਇਤਨ ਤਾਪ ਜੋੜ: ਇਹ ਮੰਨਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਜਲਣ ਜਲਦੀ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਜੋ ਆਇਤਨ ਸਥਿਰ ਰਹੇ।
3. ਆਈਸੈਂਟ੍ਰੌਪਿਕ ਵਿਸਥਾਰ: ਬਲਨ ਗੈਸ ਫੈਲਦੀ ਹੈ, ਪਿਸਟਨ ਨੂੰ ਧੱਕਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਕੰਮ ਪੈਦਾ ਕਰਦੀ ਹੈ।
4. ਸਥਿਰ ਵਾਲੀਅਮ ਤਾਪ ਰੱਦ: ਤਾਪ ਰੱਦ ਹੋ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਚੱਕਰ ਆਪਣੀ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ ਵਾਪਸ ਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
ਆਦਰਸ਼ ਔਟੋ ਚੱਕਰ ਦੀ ਥਰਮਲ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਨੂੰ ਸੰਕੁਚਨ ਅਨੁਪਾਤ ਦੇ ਇੱਕ ਫੰਕਸ਼ਨ ਵਜੋਂ ਲਿਖਿਆ ਜਾ ਸਕਦਾ ਹੈ:
\[
\eta_{Otto} = 1 – \frac{1}{r^{\gamma – 1}}
\]
ਜਿੱਥੇ γ ਖਾਸ ਤਾਪ ਅਨੁਪਾਤ (Cp/Cv) ਹੈ। ਇਹ ਸਮੀਕਰਨ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ ਕਿ ਕੰਪਰੈਸ਼ਨ ਅਨੁਪਾਤ ਵਧਾਉਣ ਨਾਲ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਧਦੀ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਗੈਸੋਲੀਨ ਇੰਜਣ ਦਸਤਕ (ਵਿਸਫੋਟ) ਦੁਆਰਾ ਸੀਮਤ ਹੁੰਦੇ ਹਨ, ਜੋ ਕਿ ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਅਤੇ ਦਬਾਅ ਦੇ ਕਾਰਨ ਬੇਕਾਬੂ ਬਲਨ ਹੈ ਜਿਸ ਕਾਰਨ ਸਪਾਰਕ ਪਲੱਗ ਦੁਆਰਾ ਇੱਕ ਸਥਿਰ ਲਾਟ ਫਰੰਟ ਪੈਦਾ ਕਰਨ ਤੋਂ ਪਹਿਲਾਂ ਕੁਝ ਮਿਸ਼ਰਣ ਭੜਕ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਇਸ ਲਈ, ਗੈਸੋਲੀਨ ਇੰਜਣਾਂ ਦਾ ਕੰਪਰੈਸ਼ਨ ਅਨੁਪਾਤ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਡੀਜ਼ਲ ਇੰਜਣਾਂ ਨਾਲੋਂ ਘੱਟ ਹੁੰਦਾ ਹੈ।
ਆਦਰਸ਼ ਡੀਜ਼ਲ ਇੰਜਣ ਸਾਈਕਲ: ਡੀਜ਼ਲ ਸਾਈਕਲ
ਆਦਰਸ਼ ਡੀਜ਼ਲ ਇੰਜਣ ਨੂੰ ਡੀਜ਼ਲ ਚੱਕਰ ਦੁਆਰਾ ਦਰਸਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਮੁੱਖ ਅੰਤਰ ਇਹ ਹੈ ਕਿ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਵਿਸਥਾਰ ਸਟ੍ਰੋਕ ਦੌਰਾਨ ਬਾਲਣ ਟੀਕੇ ਦੇ ਕਾਰਨ ਗਰਮੀ ਜੋੜਨ ਨੂੰ ਸਥਿਰ (ਜਾਂ ਸਥਿਰ ਦੇ ਨੇੜੇ) ਦਬਾਅ 'ਤੇ ਮੰਨਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਆਦਰਸ਼ ਡੀਜ਼ਲ ਚੱਕਰ ਦੇ ਪੜਾਅ ਹਨ:
1. ਆਈਸੈਂਟ੍ਰੌਪਿਕ ਸੰਕੁਚਨ: ਇਕੱਲੇ ਹਵਾ ਨੂੰ ਬਹੁਤ ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ 'ਤੇ ਸੰਕੁਚਿਤ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
2. ਨਿਰੰਤਰ ਦਬਾਅ ਤਾਪ ਜੋੜ: ਬਾਲਣ ਟੀਕਾ ਲਗਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਸਾੜਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ, ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਦੇ ਇੱਕ ਹਿੱਸੇ ਦੌਰਾਨ ਮੁਕਾਬਲਤਨ ਸਥਿਰ ਦਬਾਅ ਬਣਾਈ ਰੱਖਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
3. ਆਈਸੈਂਟ੍ਰੌਪਿਕ ਵਿਸਥਾਰ: ਗਰਮ ਗੈਸ ਫੈਲਦੀ ਹੈ ਅਤੇ ਕੰਮ ਪੈਦਾ ਕਰਦੀ ਹੈ।
4. ਨਿਰੰਤਰ ਵਾਲੀਅਮ ਤਾਪ ਦਾ ਨਿਕਾਸ: ਤਾਪ ਨੂੰ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਸਥਿਤੀ ਵਿੱਚ ਵਾਪਸ ਜਾਣ ਲਈ ਰੱਦ ਕਰ ਦਿੱਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
ਇੱਕ ਆਦਰਸ਼ ਡੀਜ਼ਲ ਚੱਕਰ ਦੀ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਕੰਪਰੈਸ਼ਨ ਅਨੁਪਾਤ ਅਤੇ ਕੱਟ-ਆਫ ਅਨੁਪਾਤ (ρ) 'ਤੇ ਨਿਰਭਰ ਕਰਦੀ ਹੈ, ਜੋ ਕਿ ਸ਼ੁਰੂਆਤੀ ਤਾਪ-ਜੋੜ ਵਾਲੀਅਮ ਦੇ ਨਾਲ ਅੰਤਿਮ ਤਾਪ-ਜੋੜ ਵਾਲੀਅਮ ਦਾ ਅਨੁਪਾਤ ਹੈ। ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ, ਉਸੇ ਕੰਪਰੈਸ਼ਨ ਅਨੁਪਾਤ ਲਈ, ਔਟੋ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਇੱਕ ਆਦਰਸ਼ ਡੀਜ਼ਲ ਨਾਲੋਂ ਵੱਧ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਅਸਲੀਅਤ ਇਸਦੇ ਉਲਟ ਹੈ: ਡੀਜ਼ਲ ਇੰਜਣ ਅਕਸਰ ਵਧੇਰੇ ਕੁਸ਼ਲ ਹੁੰਦੇ ਹਨ ਕਿਉਂਕਿ ਉਹ ਉੱਚ ਸੰਕੁਚਨ ਅਨੁਪਾਤ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ ਅਤੇ ਛੋਟੇ ਥ੍ਰੋਟਲਿੰਗ ਨੁਕਸਾਨਾਂ ਨਾਲ ਕੰਮ ਕਰ ਸਕਦੇ ਹਨ।
ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਤੁਲਨਾ: ਡੀਜ਼ਲ ਵਧੇਰੇ ਕੁਸ਼ਲ ਕਿਉਂ ਹੈ?
ਲਾਗੂ ਕੀਤੇ ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦੇ ਦ੍ਰਿਸ਼ਟੀਕੋਣ ਤੋਂ, ਕਈ ਮਜਬੂਰ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਕਾਰਨ ਹਨ:
1. ਡੀਜ਼ਲ ਵਿੱਚ ਉੱਚ ਸੰਕੁਚਨ ਅਨੁਪਾਤ
ਡੀਜ਼ਲ ਇੰਜਣ ਸਿਰਫ਼ ਹਵਾ ਨੂੰ ਸੰਕੁਚਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਇਸ ਲਈ ਦਸਤਕ ਦੇਣਾ ਓਨਾ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਸੀਮਾ ਨਹੀਂ ਹੈ ਜਿੰਨਾ ਇਹ ਗੈਸੋਲੀਨ ਇੰਜਣਾਂ ਨਾਲ ਹੈ। ਡੀਜ਼ਲ ਕੰਪ੍ਰੈਸ਼ਨ ਅਨੁਪਾਤ ਬਹੁਤ ਜ਼ਿਆਦਾ ਹੋ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਜਿਸਦੇ ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਕੰਪ੍ਰੈਸ਼ਨ ਦੇ ਅੰਤ ਦਾ ਤਾਪਮਾਨ ਉੱਚਾ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਬਲਨ ਆਸਾਨ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਅਤੇ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਧਦੀ ਹੈ।
2. ਅੰਸ਼ਕ ਲੋਡ 'ਤੇ ਥ੍ਰੋਟਲ ਤੋਂ ਬਿਨਾਂ ਕੰਮ ਕਰਨਾ
ਬਹੁਤ ਸਾਰੇ ਗੈਸੋਲੀਨ ਇੰਜਣ ਇੱਕ ਥ੍ਰੋਟਲ ਨਾਲ ਪਾਵਰ ਨੂੰ ਨਿਯੰਤ੍ਰਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ ਜੋ ਇਨਟੇਕ ਏਅਰਫਲੋ ਨੂੰ ਸੀਮਤ ਕਰਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਪੰਪਿੰਗ ਨੁਕਸਾਨ ਪੈਦਾ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਖਾਸ ਕਰਕੇ ਹਲਕੇ ਭਾਰ 'ਤੇ। ਡੀਜ਼ਲ ਇੰਜਣ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਇੰਜੈਕਟ ਕੀਤੇ ਗਏ ਈਂਧਨ ਦੀ ਮਾਤਰਾ ਦੁਆਰਾ ਪਾਵਰ ਨੂੰ ਨਿਯੰਤ੍ਰਿਤ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਜਦੋਂ ਕਿ ਵਾਧੂ ਹਵਾ ਨੂੰ ਬਰਕਰਾਰ ਰੱਖਦੇ ਹਨ, ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਘੱਟ ਪੰਪਿੰਗ ਨੁਕਸਾਨ ਅਤੇ ਬਿਹਤਰ ਅੰਸ਼ਕ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।
3. ਬਲਨ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ ਅਤੇ ਹਵਾ-ਬਾਲਣ ਅਨੁਪਾਤ
ਡੀਜ਼ਲ ਇੰਜਣ ਆਮ ਤੌਰ 'ਤੇ ਬਹੁਤ ਹੀ ਪਤਲੇ ਮਿਸ਼ਰਣ 'ਤੇ ਕੰਮ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਕੁਝ ਖਾਸ ਸਥਿਤੀਆਂ ਵਿੱਚ ਘੱਟ ਸਿਖਰ ਤਾਪਮਾਨ ਪ੍ਰਾਪਤ ਹੁੰਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਗਰਮੀ ਦੇ ਨੁਕਸਾਨ ਨੂੰ ਘਟਾਇਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਡੀਜ਼ਲ ਕਣ ਪਦਾਰਥ (ਸੂਟ) ਅਤੇ NOx ਨਿਕਾਸ ਦੇ ਨਾਲ ਚੁਣੌਤੀਆਂ ਵੀ ਪੇਸ਼ ਕਰਦਾ ਹੈ ਜਿਨ੍ਹਾਂ ਨੂੰ ਨਿਯੰਤਰਣ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।
4. ਬਾਲਣ ਦਾ ਕੈਲੋਰੀਫਿਕ ਮੁੱਲ ਅਤੇ ਊਰਜਾ ਘਣਤਾ
ਡੀਜ਼ਲ ਬਾਲਣ ਵਿੱਚ ਗੈਸੋਲੀਨ ਨਾਲੋਂ ਵੱਧ ਵੌਲਯੂਮੈਟ੍ਰਿਕ ਊਰਜਾ ਘਣਤਾ ਹੁੰਦੀ ਹੈ। ਜਦੋਂ ਕਿ ਥਰਮਲ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਇੱਕ ਵੱਖਰੀ ਧਾਰਨਾ ਬਣੀ ਹੋਈ ਹੈ, ਇਹ ਕਾਰਕ ਪ੍ਰਤੀ ਕਿਲੋਮੀਟਰ ਅਤੇ ਪ੍ਰਤੀ ਲੀਟਰ ਬਾਲਣ ਦੀ ਖਪਤ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਤ ਕਰਦਾ ਹੈ, ਜਿਸ ਨਾਲ ਅਕਸਰ ਡੀਜ਼ਲ ਵਧੇਰੇ "ਕੁਸ਼ਲ" ਦਿਖਾਈ ਦਿੰਦਾ ਹੈ।
ਅਸਲ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਪਹਿਲੂ: ਆਦਰਸ਼ ਚੱਕਰ ਤੋਂ ਅਸਲ ਚੱਕਰ ਤੱਕ
ਆਦਰਸ਼ ਔਟੋ ਅਤੇ ਡੀਜ਼ਲ ਚੱਕਰ ਇੱਕ ਆਈਸੈਂਟ੍ਰੋਪਿਕ ਪ੍ਰਕਿਰਿਆ ਅਤੇ "ਸਾਫ਼" ਗਰਮੀ ਜੋੜ ਮੰਨਦੇ ਹਨ। ਅਸਲ-ਸੰਸਾਰ ਦੇ ਇੰਜਣ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਭਟਕਣਾਵਾਂ ਦਾ ਅਨੁਭਵ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਜਿਸ ਵਿੱਚ ਸ਼ਾਮਲ ਹਨ:
- ਸਿਲੰਡਰ ਦੀਵਾਰ 'ਤੇ ਗਰਮੀ ਦਾ ਤਬਾਦਲਾ ਕੰਮ ਕਰਨ ਵਾਲੇ ਗੈਸ ਦੇ ਤਾਪਮਾਨ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦਾ ਹੈ ਜਿਸ ਨਾਲ ਫੈਲਾਅ ਦਾ ਕੰਮ ਘੱਟ ਜਾਂਦਾ ਹੈ।
- ਪਿਸਟਨ ਰਿੰਗਾਂ, ਬੇਅਰਿੰਗਾਂ ਅਤੇ ਵਾਲਵਟ੍ਰੇਨ ਦੇ ਹਿੱਸਿਆਂ 'ਤੇ ਮਕੈਨੀਕਲ ਰਗੜ ਪ੍ਰਭਾਵਸ਼ਾਲੀ ਸ਼ਕਤੀ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦੀ ਹੈ।
- ਜਲਣ ਦੀ ਮਿਆਦ: ਜਲਣ ਤੁਰੰਤ ਨਹੀਂ ਹੁੰਦੀ। ਗੈਸੋਲੀਨ ਇੰਜਣਾਂ ਵਿੱਚ, ਜਲਣ ਲਈ ਕਈ ਡਿਗਰੀ ਕ੍ਰੈਂਕਸ਼ਾਫਟ ਐਂਗਲ ਦੀ ਲੋੜ ਹੁੰਦੀ ਹੈ; ਡੀਜ਼ਲ ਇੰਜਣਾਂ ਵਿੱਚ, ਜਲਣ ਅਤੇ ਪ੍ਰਸਾਰ ਵਿੱਚ ਦੇਰੀ ਹੁੰਦੀ ਹੈ।
- ਪਿਛਲੇ ਚੱਕਰ ਤੋਂ ਬਚੀ ਹੋਈ ਗੈਸ ਬਾਅਦ ਦੇ ਮਿਸ਼ਰਣ ਦੀ ਬਣਤਰ ਅਤੇ ਤਾਪਮਾਨ ਨੂੰ ਬਦਲਦੀ ਹੈ।
- ਵੌਲਯੂਮੈਟ੍ਰਿਕ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਇਨਟੇਕ/ਐਗਜ਼ੌਸਟ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਅਤੇ ਵਾਲਵ ਟਾਈਮਿੰਗ ਦੁਆਰਾ ਪ੍ਰਭਾਵਿਤ ਹੁੰਦੀ ਹੈ, ਹਵਾ ਦੇ ਦਾਖਲ ਹੋਣ ਦੇ ਪੁੰਜ ਨੂੰ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਦੀ ਹੈ, ਇਸ ਤਰ੍ਹਾਂ ਬਿਜਲੀ ਅਤੇ ਖਪਤ ਨੂੰ ਪ੍ਰਭਾਵਤ ਕਰਦੀ ਹੈ।
ਇੰਜੀਨੀਅਰਿੰਗ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਵਿੱਚ, ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਨੂੰ ਅਕਸਰ ਦਰਸਾਏ ਗਏ ਔਸਤ ਪ੍ਰਭਾਵੀ ਦਬਾਅ (IMEP) ਅਤੇ ਬ੍ਰੇਕ ਔਸਤ ਪ੍ਰਭਾਵੀ ਦਬਾਅ (BMEP) ਦੁਆਰਾ ਮਾਪਿਆ ਜਾਂਦਾ ਹੈ। IMEP ਸਿਲੰਡਰ ਵਿੱਚ ਕੀਤੇ ਗਏ ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਕੰਮ ਨੂੰ ਦਰਸਾਉਂਦਾ ਹੈ, ਜਦੋਂ ਕਿ BMEP ਮਕੈਨੀਕਲ ਨੁਕਸਾਨਾਂ ਨੂੰ ਘਟਾਉਣ ਤੋਂ ਬਾਅਦ ਸ਼ਾਫਟ 'ਤੇ ਅਸਲ ਵਿੱਚ ਉਪਲਬਧ ਕੰਮ ਹੈ। ਦੋਵਾਂ ਵਿੱਚ ਅੰਤਰ ਮਕੈਨੀਕਲ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਨਾਲ ਸਬੰਧਤ ਹੈ।
ਨਿਕਾਸ 'ਤੇ ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਪ੍ਰਭਾਵ
ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦੇ ਅਧਿਐਨ ਨੂੰ ਨਿਕਾਸ ਦੇ ਗਠਨ ਤੋਂ ਵੱਖ ਨਹੀਂ ਕੀਤਾ ਜਾ ਸਕਦਾ ਕਿਉਂਕਿ ਤਾਪਮਾਨ, ਦਬਾਅ ਅਤੇ ਮਿਸ਼ਰਣ ਦੀ ਬਣਤਰ ਰਸਾਇਣਕ ਪ੍ਰਤੀਕ੍ਰਿਆਵਾਂ ਨੂੰ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਦੇ ਹਨ।
- ਜੇਕਰ ਬਲਨ ਅਧੂਰਾ ਹੋਵੇ ਤਾਂ ਗੈਸੋਲੀਨ ਇੰਜਣ CO ਅਤੇ HC ਪੈਦਾ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਪਰ ਜਦੋਂ ਮਿਸ਼ਰਣ ਸਟੋਈਚਿਓਮੈਟ੍ਰਿਕ ਦੇ ਨੇੜੇ ਹੁੰਦਾ ਹੈ ਤਾਂ ਤਿੰਨ-ਪੱਖੀ ਉਤਪ੍ਰੇਰਕ ਪ੍ਰਭਾਵਸ਼ਾਲੀ ਹੁੰਦੇ ਹਨ।
- ਡੀਜ਼ਲ ਇੰਜਣ NOx (ਉੱਚ ਤਾਪਮਾਨ ਅਤੇ ਵਾਧੂ ਆਕਸੀਜਨ ਦੇ ਕਾਰਨ) ਅਤੇ ਕਣ/ਸੂਟ (ਫੈਲਣ ਵਾਲੇ ਬਲਨ ਵਿੱਚ ਸਥਾਨਕ ਅਮੀਰ ਜ਼ੋਨਾਂ ਦੇ ਕਾਰਨ) ਪੈਦਾ ਕਰਦੇ ਹਨ। EGR (ਐਗਜ਼ੌਸਟ ਗੈਸ ਰੀਸਰਕੁਲੇਸ਼ਨ), ਟਰਬੋਚਾਰਜਿੰਗ, ਅਤੇ ਆਫਟਰਟਰੀਟਮੈਂਟ (SCR/DPF) ਵਰਗੀਆਂ ਰਣਨੀਤੀਆਂ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਅਤੇ ਨਿਕਾਸ ਨੂੰ ਸੰਤੁਲਿਤ ਕਰਨ ਲਈ ਵਰਤੀਆਂ ਜਾਂਦੀਆਂ ਹਨ।
ਆਧੁਨਿਕ ਵਿਕਾਸ: ਟਰਬੋਚਾਰਜਿੰਗ, ਡਾਇਰੈਕਟ ਇੰਜੈਕਸ਼ਨ, ਅਤੇ ਮਿਕਸਡ ਸਾਈਕਲ
ਤਕਨੀਕੀ ਤਰੱਕੀ "ਪੈਟਰੋਲ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ" ਅਤੇ "ਡੀਜ਼ਲ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ" ਵਿਚਕਾਰ ਰੇਖਾਵਾਂ ਨੂੰ ਧੁੰਦਲਾ ਕਰ ਰਹੀ ਹੈ। ਆਧੁਨਿਕ ਗੈਸੋਲੀਨ ਇੰਜਣ ਅਕਸਰ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਿੱਚ ਸੁਧਾਰ ਕਰਨ ਅਤੇ ਬਾਲਣ ਦੀ ਖਪਤ ਨੂੰ ਘਟਾਉਣ ਲਈ ਸਿੱਧੇ ਇੰਜੈਕਸ਼ਨ ਅਤੇ ਟਰਬੋਚਾਰਜਿੰਗ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹਨ, ਹਾਲਾਂਕਿ ਇਹ ਕਣਾਂ ਦੇ ਪਦਾਰਥ ਨੂੰ ਵਧਾ ਸਕਦਾ ਹੈ ਅਤੇ ਫਿਲਟਰਾਂ ਦੀ ਲੋੜ ਹੋ ਸਕਦੀ ਹੈ। ਇਸ ਦੌਰਾਨ, ਆਧੁਨਿਕ ਡੀਜ਼ਲ ਇੰਜਣ ਬਲਨ ਨੂੰ ਅਨੁਕੂਲ ਬਣਾਉਣ ਲਈ ਮਲਟੀ-ਸਟੇਜ ਇੰਜੈਕਸ਼ਨ ਕੰਟਰੋਲ ਅਤੇ ਵੇਰੀਏਬਲ ਟਰਬੋਚਾਰਜਿੰਗ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਦੇ ਹਨ।
ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਅਧਿਐਨਾਂ ਵਿੱਚ, ਆਧੁਨਿਕ ਇੰਜਣਾਂ ਦਾ ਅਕਸਰ ਦੋਹਰੇ ਚੱਕਰ ਵਜੋਂ ਵਿਸ਼ਲੇਸ਼ਣ ਕੀਤਾ ਜਾਂਦਾ ਹੈ: ਗਰਮੀ ਜੋੜ ਅੰਸ਼ਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਸਥਿਰ ਵਾਲੀਅਮ 'ਤੇ ਅਤੇ ਅੰਸ਼ਕ ਤੌਰ 'ਤੇ ਸਥਿਰ ਦਬਾਅ 'ਤੇ ਹੁੰਦਾ ਹੈ। ਇਹ ਮਾਡਲ ਅਸਲ ਬਲਨ ਦਾ ਵਰਣਨ ਕਰਨ ਲਈ ਵਧੇਰੇ ਯਥਾਰਥਵਾਦੀ ਹੈ ਜੋ ਓਟੋ ਜਾਂ ਡੀਜ਼ਲ ਧਾਰਨਾਵਾਂ ਨੂੰ ਪੂਰੀ ਤਰ੍ਹਾਂ ਪੂਰਾ ਨਹੀਂ ਕਰਦਾ।
ਸਿੱਟਾ
ਡੀਜ਼ਲ ਅਤੇ ਗੈਸੋਲੀਨ ਇੰਜਣਾਂ ਦੇ ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕ ਅਧਿਐਨ ਦਰਸਾਉਂਦੇ ਹਨ ਕਿ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਇਗਨੀਸ਼ਨ ਅਤੇ ਮਿਸ਼ਰਣ ਬਣਾਉਣ ਦੇ ਤਰੀਕਿਆਂ ਦੇ ਨਤੀਜੇ ਵਜੋਂ ਵੱਖ-ਵੱਖ ਆਦਰਸ਼ ਚੱਕਰ ਆਉਂਦੇ ਹਨ: ਗੈਸੋਲੀਨ ਲਈ ਔਟੋ (ਸਥਿਰ ਵਾਲੀਅਮ) ਅਤੇ ਡੀਜ਼ਲ ਲਈ ਡੀਜ਼ਲ (ਸਥਿਰ ਦਬਾਅ)। ਜਦੋਂ ਕਿ ਆਦਰਸ਼ ਔਟੋ ਚੱਕਰ ਇੱਕੋ ਕੰਪਰੈਸ਼ਨ ਅਨੁਪਾਤ 'ਤੇ ਵਧੇਰੇ ਕੁਸ਼ਲ ਹੋ ਸਕਦਾ ਹੈ, ਅਭਿਆਸ ਵਿੱਚ ਡੀਜ਼ਲ ਇੰਜਣ ਅਕਸਰ ਉੱਚ ਕੰਪਰੈਸ਼ਨ ਅਨੁਪਾਤ ਦੀ ਵਰਤੋਂ ਕਰਨ ਅਤੇ ਅੰਸ਼ਕ ਲੋਡ 'ਤੇ ਪੰਪਿੰਗ ਨੁਕਸਾਨ ਨੂੰ ਘਟਾਉਣ ਦੀ ਆਪਣੀ ਯੋਗਤਾ ਦੇ ਕਾਰਨ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਿੱਚ ਉੱਤਮ ਹੁੰਦੇ ਹਨ। ਹਾਲਾਂਕਿ, ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਇੱਕ ਸਟੈਂਡ-ਅਲੋਨ ਮੁੱਦਾ ਨਹੀਂ ਹੈ: ਨਿਕਾਸ, ਟਾਰਕ ਵਿਸ਼ੇਸ਼ਤਾਵਾਂ, ਸਿਸਟਮ ਲਾਗਤਾਂ, ਅਤੇ ਰੱਖ-ਰਖਾਅ ਦੀਆਂ ਜ਼ਰੂਰਤਾਂ ਉਹ ਸਾਰੇ ਕਾਰਕ ਹਨ ਜੋ ਐਪਲੀਕੇਸ਼ਨ ਨੂੰ ਨਿਰਧਾਰਤ ਕਰਦੇ ਹਨ। ਡਾਇਰੈਕਟ ਇੰਜੈਕਸ਼ਨ, ਟਰਬੋਚਾਰਜਿੰਗ, EGR, ਅਤੇ ਬਾਅਦ ਦੇ ਇਲਾਜ ਵਰਗੀਆਂ ਆਧੁਨਿਕ ਤਕਨਾਲੋਜੀਆਂ ਦੇ ਨਾਲ, ਦੋਵੇਂ ਇੰਜਣ ਕਿਸਮਾਂ ਨਵੇਂ ਅਨੁਕੂਲ ਬਿੰਦੂਆਂ ਵੱਲ ਅੱਗੇ ਵਧਦੀਆਂ ਰਹਿੰਦੀਆਂ ਹਨ - ਨਿਕਾਸ ਨੂੰ ਘਟਾਉਂਦੇ ਹੋਏ ਥਰਮਲ ਕੁਸ਼ਲਤਾ ਵਿੱਚ ਸੁਧਾਰ - ਇਸ ਲਈ ਥਰਮੋਡਾਇਨਾਮਿਕਸ ਦੀ ਸਮਝ ਅੰਦਰੂਨੀ ਬਲਨ ਇੰਜਣਾਂ ਦੇ ਡਿਜ਼ਾਈਨ ਅਤੇ ਪ੍ਰਦਰਸ਼ਨ ਮੁਲਾਂਕਣ ਲਈ ਇੱਕ ਮਹੱਤਵਪੂਰਨ ਨੀਂਹ ਬਣੀ ਹੋਈ ਹੈ।
