வாகன இயந்திரங்களில் உள்ள அடிப்படை எரிப்பு அமைப்பு

வாகன இயந்திரங்களில் அடிப்படை எரிப்பு அமைப்புகள்

எரிப்பு அமைப்பு என்பது வாகன இயந்திர செயல்பாட்டின் "இதயம்" ஆகும், குறிப்பாக உள் எரிப்பு இயந்திரங்களில். எரிப்பு செயல்முறையின் மூலம், எரிபொருளின் வேதியியல் ஆற்றல் வெப்ப ஆற்றலாகவும், பின்னர் அது பிஸ்டன்கள், கிராங்க்ஷாஃப்ட் மற்றும் இறுதியாக வாகனத்தின் சக்கரங்களை இயக்கக்கூடிய இயந்திர ஆற்றலாகவும் மாற்றப்படுகிறது. எரிப்பு அமைப்பின் அடிப்படைகளைப் புரிந்துகொள்வது, இயந்திரங்கள் ஏன் சக்திவாய்ந்தவையாக இருக்கின்றன, எரிபொருள் நுகர்வு ஏன் விரயமாகவோ அல்லது சிக்கனமாகவோ இருக்கலாம், மற்றும் வெளியேற்றப்படும் புகை ஏன் தூய்மையாகவோ அல்லது அதிகமாகவோ இருக்கலாம் என்பதைப் புரிந்துகொள்ள நமக்கு உதவுகிறது. இந்தக் கட்டுரை எரிப்பின் அடிப்படைக் கருத்துக்கள், துணைக்கூறுகள், செயல்முறை நிலைகள், மற்றும் வாகன இயந்திரங்களில் செயல்திறன் மற்றும் புகை வெளியேற்றத்தைப் பாதிக்கும் காரணிகள் குறித்து விவாதிக்கிறது.

1. வாகன இயந்திரங்களில் எரிதலைப் புரிந்துகொள்ளுதல்

எரிதல் என்பது எரிபொருளுக்கும் ஆக்ஸிஜனுக்கும் இடையே நிகழும் ஒரு விரைவான வேதியியல் வினையாகும், இது வெப்பத்தை உருவாக்குகிறது. வாகன இயந்திரங்களில், இந்த வெப்பம் எரிதல் அறையில் உள்ள வாயு அழுத்தத்தை அதிகரிக்கப் பயன்படுகிறது, இது பிஸ்டனை நகர அனுமதிக்கிறது. பொதுவாக, "நல்ல" எரிதல் என்பது பின்வரும் பண்புகளைக் கொண்ட எரிதல் ஆகும்:
1. சரியான நேரத்தில் நடந்தது.
2. நிலையாகவும் சீராகவும் நடைபெறுகிறது.
3. உகந்த சக்தியை உற்பத்தி செய்கிறது,
4. தீங்கு விளைவிக்கும் வெளியேற்றங்களைக் குறைக்கவும்.
5. தட்டுதல் (வெடிப்பு) அல்லது எரியாமல் போதல் (தவறுதல்) போன்ற அசாதாரண அறிகுறிகளை ஏற்படுத்தாது.

நடைமுறையில், எரிதல் என்பது வெறும் “தீச்சுவாலைகள் எரிவது” மட்டுமல்ல, அது எரிபொருளைத் துகள்களாக்குதல்/தெளித்தல், காற்று-எரிபொருள் கலத்தல், அமுக்கம், பற்றவைப்பு அல்லது பற்றவைப்பு அமைப்பு, மற்றும் எரிதல் அறை வடிவமைப்பு ஆகியவற்றையும் உள்ளடக்கியது.

2. இயந்திரங்களின் வகைகள் மற்றும் எரிப்பு முறைகள்

நவீன வாகனங்களில் உள்ள இரண்டு முக்கிய வகையான உள் எரிப்பு இயந்திரங்கள்:

அ) பெட்ரோல் இன்ஜின் (ஸ்பார்க் இக்னிஷன்/எஸ்ஐ)
பெட்ரோல் என்ஜின்கள் தீப்பொறியை உருவாக்க ஸ்பார்க் பிளக்குகளைப் பயன்படுத்துகின்றன. சிலிண்டரில் காற்று-எரிபொருள் கலவை அழுத்தப்படும்போது, ​​எரிபொருளைப் பற்றவைப்பதற்காக ஸ்பார்க் பிளக் ஒரு துல்லியமான நேரத்தில் (நேரப்படுத்தப்பட்ட) பற்றவைக்கிறது. பற்றவைப்பு ஒரு தீப்பொறியால் தூண்டப்படுவதால், இந்த அமைப்பு ஸ்பார்க் பற்றவைப்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது.

b) டீசல் எஞ்சின் (அழுத்த பற்றவைப்பு/CI)
டீசல் என்ஜின்கள் (பொதுவாக இருப்பது போல) ஸ்பார்க் பிளக்குகளைப் பயன்படுத்துவதில்லை. காற்று ஒரு உயர் அமுக்க விகிதத்தில் அழுத்தப்பட்டு, அதன் வெப்பநிலை உயர்த்தப்படுகிறது. பின்னர், டீசல் எரிபொருள் எரிப்பு அறைக்குள் செலுத்தப்படுகிறது; காற்றின் வெப்பநிலை ஏற்கனவே மிக அதிகமாக இருப்பதால், எரிபொருள் தானாகவே பற்றிக்கொள்கிறது. இந்த செயல்முறை அமுக்கப் பற்றவைப்பு என்று அழைக்கப்படுகிறது.

பிஸ்டனைத் தள்ளுவதற்குத் தேவையான வாயு அழுத்தத்தை உருவாக்குவதே இரண்டின் நோக்கமாக இருந்தாலும், எரிதல் பண்புகள், துணைக்கூறுகள் மற்றும் கலவையைக் கட்டுப்படுத்தும் முறை ஆகியவை வேறுபட்டவை.

3. எரிதலை ஆதரிக்கும் முக்கிய கூறுகள்

எரிப்பு அமைப்பு தனித்து இயங்குவதில்லை; அது பல முக்கியமான துணை அமைப்புகளை உள்ளடக்கியுள்ளது:

1. காற்று உள்ளீட்டு அமைப்பு: வடிகட்டி, த்ராட்டில் பாடி (பெட்ரோலில்), மற்றும் இன்டேக் மேனிஃபோல்ட் வழியாக சுத்தமான காற்றை வழங்குகிறது.
2. எரிபொருள் அமைப்பு: கார்புரேட்டர் (பழைய வாகனங்கள்) மூலமாகவோ அல்லது இன்ஜெக்ஷன் (EFI/GDI/CRDI) மூலமாகவோ எரிபொருளை வழங்குகிறது.
3. எரிப்பு அறை மற்றும் அமுக்கப் பொறிமுறை: இது உருளை, பிஸ்டன், பிஸ்டன் வளையம், உருளைத் தலை மற்றும் எரிப்பு அறை வடிவமைப்பு ஆகியவற்றைக் கொண்டுள்ளது.
4. பற்றவைப்பு அமைப்பு (பெட்ரோல் எஞ்சின்): இதில் ECU/பற்றவைப்பான், சுருள், ஸ்பார்க் பிளக்குகள், சென்சார்கள் (CKP/CMP) மற்றும் பற்றவைப்பு நேர அமைப்புகள் ஆகியவை அடங்கும்.
5. புகை வெளியேற்றும் அமைப்பு: புகை வெளியேற்றக் கட்டுப்பாட்டுத் தகவலுக்காக, புகை வெளியேற்றக் குழாய், வினையூக்க மாற்றி, ஒலி அடக்கி மற்றும் O2/AFR உணரி ஆகியவற்றின் வழியாகப் புகை வாயுக்களை வெளியேற்றுகிறது.

பாகங்களில் ஏதேனும் ஒன்று உகந்த முறையில் செயல்படவில்லை என்றால் (உதாரணமாக, பலவீனமான ஸ்பார்க் பிளக்குகள், அழுக்கடைந்த இன்ஜெக்டர்கள், கம்ப்ரஷன் கசிவு அல்லது உள்ளிழுக்கும் காற்று அடைபடுதல்), எரிதலின் தரம் குறையும்.

4. வேலைச் சுழற்சியின்படி எரிதல் செயல்முறையின் நிலைகள்

மிகவும் பொதுவான 4-ஸ்ட்ரோக் எஞ்சினில், எரிதல் பின்வரும் நிலைகளில் நிகழ்கிறது:

1. உள்ளிழுக்கும் சுழற்சி: பிஸ்டன் கீழ்நோக்கி நகர்கிறது, உள்ளிழுக்கும் வால்வு திறக்கிறது, காற்று (மற்றும் சில அமைப்புகளில் எரிபொருள்) சிலிண்டருக்குள் நுழைகிறது.
2. அமுக்கச் சுழற்சி: பிஸ்டன் மேலேறுகிறது, உள்ளிழுக்கும் மற்றும் வெளியேற்றும் வால்வுகள் மூடுகின்றன. கலவை (பெட்ரோல் இயந்திரம்) அல்லது காற்று மட்டும் (டீசல் இயந்திரம்) அமுக்கப்படுவதால், அழுத்தமும் வெப்பநிலையும் அதிகரிக்கின்றன.
3. ஆற்றல் படிகள்:
– பெட்ரோல் இன்ஜின்: அழுத்தத்தின் முடிவில் ஸ்பார்க் பிளக் தீப்பொறியை உண்டாக்குகிறது, தீச்சுவாலை பரவுகிறது, அழுத்தம் அதிகரிக்கிறது, பிஸ்டன் கீழ்நோக்கித் தள்ளப்படுகிறது.
– டீசல் எஞ்சின்: இன்ஜெக்டர் எரிபொருளைத் தெளிக்கிறது, சிறிது நேர பற்றவைப்புத் தாமதம் ஏற்படுகிறது, பின்னர் எரிதல் நிகழ்ந்து பிஸ்டனைத் தள்ளுகிறது.
4. வெளியேற்றச் சுழற்சி: பிஸ்டன் மீண்டும் உயர்கிறது, வெளியேற்ற வால்வு திறக்கிறது, மீதமுள்ள எரிவாயுக்கள் வெளியேற்றப்படுகின்றன.

இங்குதான் நேரம் முக்கியமானது: ஸ்பார்க் பிளக் எப்போது தீப்பொறியை ஏற்படுத்துகிறது அல்லது இன்ஜெக்டர் எப்போது திரவத்தைத் தெளிக்கிறது என்பதுதான் சக்தி, செயல்திறன் மற்றும் வெளியேற்றப்படும் புகையின் அளவைத் தீர்மானிக்கிறது.

5. காற்று-எரிபொருள் கலவை விகிதம் (AFR)

மிக முக்கியமான கருத்துகளில் ஒன்று காற்று-எரிபொருள் விகிதம் (AFR) ஆகும்.

பெட்ரோல் என்ஜின்களில், உகந்த வேதியியல் (ஸ்டோக்கியோமெட்ரிக்) கலவையானது பொதுவாக நிறை அடிப்படையில் சுமார் 14,7:1 (காற்று:பெட்ரோல்) ஆக இருக்கும். இந்தக் கலவையானது, வினையூக்கி மாற்றியானது CO, HC மற்றும் NOx வெளியேற்றங்களைத் திறம்படக் குறைக்க உதவுகிறது.
– அதிக எரிபொருள் செறிவான கலவையானது, சில குறிப்பிட்ட சூழ்நிலைகளில் அதிக ஆற்றலை உற்பத்தி செய்ய முனைகிறது, ஆனால் அது விரயமானது மற்றும் CO/HC வெளியேற்றத்தை அதிகரிக்கிறது.
– மிகவும் மெலிதான (அதிகப்படியான காற்றுள்ள) ஒரு கலவை, சில சூழ்நிலைகளில் அதிக சிக்கனமாக இருக்கலாம், ஆனால் அது மிகவும் தீவிரமாக இருந்தால், ஆற்றலைக் குறைத்தல், அதிக எரிதல் வெப்பநிலையை ஏற்படுத்துதல் (அதிகரித்த NOx), மற்றும் பிழை ஏற்படுவதற்கான சாத்தியத்தை அதிகரித்தல் போன்ற அபாயங்களைக் கொண்டுள்ளது.

டீசல் என்ஜின்களில், பொதுவாக உட்செலுத்தப்படும் எரிபொருளின் அளவைக் கொண்டே கட்டுப்பாடு செய்யப்படுகிறது, அதே சமயம் காற்று ஒப்பீட்டளவில் அதிகமாக (மெலிந்த) இருக்கும். இதன் காரணமாக, டீசல் அதன் செயல்திறனுக்காக அறியப்படுகிறது, ஆனால் NOx மற்றும் துகள்களை (புகைக்கரி) கட்டுப்படுத்துவது ஒரு சவாலாக உள்ளது.

6. இயல்பான எரிதல் மற்றும் இயல்புக்கு மாறான எரிதல்

ஒரு பெட்ரோல் எஞ்சினில், ஸ்பார்க் பிளக் புள்ளியிலிருந்து ஒரு கட்டுப்படுத்தப்பட்ட சுடர் கலவை முழுவதும் பரவும்போது இயல்பான எரிதல் நிகழ்கிறது. இருப்பினும், பின்வரும் அசாதாரண நிலைமைகளும் உள்ளன:

1. தட்டுதல் (வெடிப்பு): சாதாரண தீச்சுவாலைச் சுழற்சி நிறைவடைவதற்கு முன்பே, கலவையானது வேறொரு இடத்தில் தன்னிச்சையாகத் தீப்பற்றும்போது இது நிகழ்கிறது. இது 'கிளிக்' என்ற சத்தத்தையும், வெப்பநிலை மற்றும் அழுத்தத்தில் திடீர் அதிகரிப்பையும் ஏற்படுத்துகிறது, மேலும் நீண்ட காலப்போக்கில் பிஸ்டன் அல்லது வளையங்களைச் சேதப்படுத்தக்கூடும்.
2. முன்-எரிதல்: பொதுவாக கார்பன் படிவுகள், அதிக வெப்பமடைந்த ஸ்பார்க் பிளக் அல்லது அதிக வெப்பமடைந்த பாகங்கள் போன்ற வெப்பப் புள்ளிகளின் காரணமாக, ஸ்பார்க் பிளக் பற்றிக்கொள்வதற்கு முன்பே கலவை பற்றிக்கொள்கிறது.
3. தவறான எரிதல்: எரிதல் தோல்வியடைவது அல்லது முழுமையடையாமல் போவது, இதன் காரணமாக இயந்திரம் தவறாக இயங்குகிறது, சக்தி குறைகிறது, நுகர்வு அதிகரிக்கிறது, மற்றும் HC வெளியேற்றம் அதிகரிக்கிறது.

டீசல் என்ஜின்களில் ஏற்படும் பொதுவான பிரச்சனைகளில், தாமதமான பற்றவைப்பு, டீசல் நாக்கிங் (நீண்ட பற்றவைப்பு தாமதத்தால் ஏற்படும் நாக்கிங்), அதிகப்படியான புகை (கருப்பு/வெள்ளை), மற்றும் அதிர்வு ஆகியவை அடங்கும்.

7. எரிப்புத் திறனைப் பாதிக்கும் காரணிகள்

எரிப்பது நல்லதா கெட்டதா என்பதைத் தீர்மானிக்கும் பல முக்கிய காரணிகள் பின்வருமாறு:

– அமுக்க விகிதம்: இது வெப்பத் திறனுக்கான சாத்தியத்தை அதிகரிக்கிறது, ஆனால் பெட்ரோலில் நாக் ஏற்படும் அபாயத்தால் இதன் வரம்புக்குட்பட்டு உள்ளது.
– எரிபொருள் அணுவாக்கத் தரம்: ஒரு நல்ல இன்ஜெக்டர், எளிதில் கலந்து கச்சிதமாக எரியும் நுண்ணிய நீர்த்துளிகளை உருவாக்குகிறது.
– கொந்தளிப்பு மற்றும் எரிதல் அறை வடிவமைப்பு: காற்றின் இயக்கம் (சுழல்/புரளுதல்) கலப்பதற்கு உதவுவதோடு, எரிதலையும் வேகப்படுத்துகிறது.
– பற்றவைப்பு/உட்செலுத்தல் நேரம்: இது மிகவும் முன்கூட்டியோ அல்லது மிகவும் தாமதமாகவோ இருந்தால், ஆற்றல் குறைந்து புகை வெளியேற்றம் அதிகரிக்கக்கூடும்.
– ஸ்பார்க் பிளக்கின் நிலை (பெட்ரோல் என்ஜின்கள்): எலக்ட்ரோடு இடைவெளி, படிவுகள் மற்றும் ஸ்பார்க் பிளக்கின் வெப்ப நிலை ஆகியவை தீப்பொறியின் தரத்தைப் பாதிக்கின்றன.
– சென்சார்கள் மற்றும் ECU கட்டுப்பாடுகள்: நவீன இன்ஜின்கள், எரிபொருள் கலவை மற்றும் டைமிங்கைத் துல்லியமாக ஒழுங்குபடுத்துவதற்காக O2/AFR, MAP/MAF, வெப்பநிலை, நாக் சென்சார்கள் மற்றும் பலவற்றைப் பயன்படுத்துகின்றன.

8. வெளியேற்ற வாயு உமிழ்வுகளும் எரிதலுடனான அவற்றின் தொடர்பும்

இலட்சிய எரிதலின் முக்கிய விளைபொருட்கள் CO2 மற்றும் H2O ஆகும். இருப்பினும், ஒரு உண்மையான இயந்திரத்தில் நிகழும் எரிதல், வேறு சில உமிழ்வுகளையும் உருவாக்குகிறது:
– CO (கார்பன் மோனாக்சைடு): கலவை மிகவும் செறிவாக இருக்கும்போது அல்லது எரிதல் முழுமையடையாதபோது இது அதிகரிக்கிறது.
– HC (ஹைட்ரோகார்பன்கள்): எரியாத எரிபொருளிலிருந்து உருவாகிறது, பெரும்பாலும் தவறான எரிதல் அல்லது முறையற்ற கார்புரேஷன் காரணமாகத் தோன்றுகிறது.
– NOx (நைட்ரஜன் ஆக்சைடுகள்): அதிக எரிதல் வெப்பநிலைகளில் அதிகரிக்கிறது, பெரும்பாலும் எரிபொருள் கலவை மெலிதாகவும் மற்றும் குறிப்பிட்ட நேரங்களுடனும் தொடர்புடையது.
– நுண்துகள்கள் (PM/புகைக்கரி): இவை டீசலில் பிரதானமாகக் காணப்படுகின்றன, மேலும் கட்டுப்பாடு உகந்ததாக இல்லாவிட்டால் நேரடி உட்செலுத்து பெட்ரோலிலும் (GDI) தோன்றக்கூடும்.

அதனால்தான் நவீன வாகனங்கள் புகை வெளியேற்றத்தைக் குறைப்பதற்காக கேட்டலிடிக் கன்வெர்ட்டர்கள், EGR, O2 சென்சார்கள் ஆகியவற்றைப் பயன்படுத்துகின்றன, மேலும் டீசல் வாகனங்களில் DPF மற்றும் SCR சேர்க்கப்பட்டுள்ளன.

முடிவுரை

வாகன இயந்திரங்களில் உள்ள அடிப்படை எரிப்பு அமைப்பானது, ஒரு கட்டுப்படுத்தப்பட்ட எரிப்பு வினையின் மூலம் எரிபொருள் ஆற்றலை சக்தியாக மாற்றுவதை உள்ளடக்கியது. பெட்ரோல் இயந்திரங்கள் ஸ்பார்க் பிளக் மூலம் கலவையைப் பற்றவைக்கின்றன, அதேசமயம் டீசல் இயந்திரங்கள் உட்செலுத்தப்பட்ட எரிபொருளைப் பற்றவைக்க அழுத்தத்தின் வெப்பத்தைப் பயன்படுத்துகின்றன. வெற்றிகரமான எரிப்பானது, காற்று-எரிபொருள் கலவையின் தரம், அழுத்த விகிதம், பற்றவைப்பு/உட்செலுத்தல் நேரம், எரிப்பு அறை வடிவமைப்பு மற்றும் ECU மின்னணு கட்டுப்பாடு ஆகியவற்றால் பாதிக்கப்படுகிறது. நல்ல எரிப்பானது உகந்த சக்தி, திறமையான எரிபொருள் நுகர்வு மற்றும் குறைந்த புகை வெளியேற்றத்தை உருவாக்குகிறது — அதேசமயம், நாக் மற்றும் மிஸ்ஃபயர் போன்ற அசாதாரண எரிப்பானது செயல்திறனைக் குறைத்து, இயந்திரச் சேதத்தை விரைவுபடுத்தும். அடிப்படைகளைப் புரிந்துகொள்வதன் மூலம், நாம் எளிதாகப் பராமரிப்புப் பணிகளைச் செய்யவும், சிக்கல்களைக் கண்டறியவும், இயந்திரத்தின் செயல்திறனை ஆதரிக்கும் எரிபொருள் மற்றும் ஓட்டும் முறைகளைத் தேர்ந்தெடுக்கவும் முடியும்.

நீங்கள் விரும்பினால், O2 சென்சார்களின் பங்கு மற்றும் மூடிய-சுற்று எரிபொருள் கட்டுப்பாடு, AFR கணக்கீடுகள் மற்றும் ஸ்டோக்கியோமெட்ரி, அல்லது EFI, GDI மற்றும் கார்புரேட்டர்களில் உள்ள எரிதல் வேறுபாடுகள் போன்ற மேலும் தொழில்நுட்பம் சார்ந்த துணைக் கட்டுரைகளுடன் நான் தொடரலாம்.