इंजन के प्रदर्शन के मूल्यांकन के लिए इंजन थर्मल दक्षता महत्वपूर्ण संकेतकों में से एक है। इंजन की तापीय क्षमता जितनी अधिक होगी, तकनीक उतनी ही उन्नत होगी। तो इंजन थर्मल दक्षता का क्या मतलब है? हर किसी को, विशेषकर उन दोस्तों को, जो कार खरीदने वाले हैं, इसे देखने दें।
चित्र
इंजन की थर्मल दक्षता इंजन की प्रभावी शक्ति की गर्मी और प्रति यूनिट समय में खपत ईंधन की गर्मी के अनुपात को संदर्भित करती है। सीधे शब्दों में कहें तो इसका मतलब है कि ईंधन जलने के बाद उत्पन्न कितनी ऊर्जा कार की ड्राइविंग शक्ति में परिवर्तित हो जाती है।
थर्मल दक्षता की गणना ईंधन में निहित ताप मूल्य द्वारा उपयोग किए गए वास्तविक ताप मूल्य को विभाजित करके की जाती है। उदाहरण के लिए: एक लीटर गैसोलीन पूर्ण दहन के बाद 33580KJ गर्मी छोड़ेगा, जिसमें से 11000KJ को इंजन द्वारा कार्य आउटपुट में परिवर्तित किया जाता है। तो इस समय इस इंजन की तापीय दक्षता है:
(11000÷33580)×100%=32.8%
सामान्यतया, एक निश्चित इंजन की तापीय दक्षता मूल रूप से उसके डिज़ाइन के समय से लेकर उसके कारखाने छोड़ने तक तय होती है। गैसोलीन इंजन की अधिकतम तापीय क्षमता आम तौर पर 30% और 40% के बीच होती है, और डीजल इंजन की अधिकतम तापीय क्षमता 35% और 45% के बीच होती है। इस बारे में बोलते हुए, कुछ मित्र पूछ सकते हैं कि तापीय दक्षता 100% क्यों नहीं है? हकीकत बहुत क्रूर है. इंजन इंजीनियरों के लिए थर्मल दक्षता को 30% से 40% के आधार पर 1% बढ़ाना बेहद मुश्किल है। तो शेष 50-60% ऊर्जा कहाँ जाती है?
चित्र
इंजन एक ऐसी मशीन है जो तापीय ऊर्जा को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करती है। ऊष्मागतिकी के नियमों के अनुसार, तापीय ऊर्जा को 100% ऊर्जा के अन्य रूपों में परिवर्तित नहीं किया जा सकता है। सभी मशीनरी में, घर्षण अपरिहार्य है, और घर्षण प्रतिरोध द्वारा खपत की गई गर्मी को समाप्त नहीं किया जा सकता है। इसके अलावा, इंजन को एक निश्चित तापमान और आयतन बनाए रखना होगा और अनिश्चित काल तक बढ़ या घट नहीं सकता है, इसलिए शीतलन हानि अपरिहार्य है। अन्य कारकों के साथ, जैसे कि ईंधन के पूर्ण दहन की असंभवता, पंप गैस हानि, आदि, इंजन की थर्मल दक्षता 100% नहीं हो सकती है।
जब इंजन पहली बार पैदा हुआ था, तो अधिकतम तापीय क्षमता 20% से कम थी। सौ वर्षों के बाद, ऑटोमोटिव इंजीनियरों की पीढ़ियों के निरंतर प्रयासों से, ऑटोमोबाइल इंजनों की अधिकतम तापीय क्षमता केवल 40% से अधिक तक बढ़ पाई है। यह पहले से ही एक उल्लेखनीय उपलब्धि है. वर्तमान तकनीक के साथ, इंजन थर्मल दक्षता सीमा के करीब है। प्रत्येक प्रतिशत वृद्धि एक बड़ी तकनीकी प्रगति है।
इंजन की तापीय दक्षता में सुधार के तरीके क्या हैं?
1. गैसोलीन इंजनों के लिए, सबसे सीधा तरीका इंजन संपीड़न अनुपात को बढ़ाना है। यह भी एक मुख्य कारण है कि डीजल इंजन की तापीय क्षमता गैसोलीन इंजन की तुलना में अधिक होती है।
2. कम घर्षण वाले पिस्टन, कम लोच वाले पिस्टन के छल्ले और बेहतर प्रदर्शन वाले स्नेहक का उपयोग करके यांत्रिक घर्षण प्रतिरोध को कम करें।
3. ईंधन आपूर्ति प्रणाली को अनुकूलित करें और सिलेंडर में उच्च दबाव वाले प्रत्यक्ष इंजेक्शन आदि को अपनाएं।
4. वाल्वट्रेन के सेवन और निकास मार्ग के डिजाइन को अनुकूलित करें और परिवर्तनीय वाल्व टाइमिंग और लिफ्ट तकनीक को अपनाएं।
5. अधिक पूर्ण ईंधन दहन की अनुमति देने के लिए दहन कक्ष डिज़ाइन को अनुकूलित करें।
6. सिलेंडर डिज़ाइन को अनुकूलित करें और एक उपयुक्त बोर-टू-स्ट्रोक अनुपात रखें;
7. डीजल इंजनों के लिए, इंजेक्शन दर बढ़ाने, एकाधिक इंजेक्शन और उच्च सेवन दबाव जैसी प्रौद्योगिकियों का भी उपयोग किया जा सकता है।
चित्र
इंजन की तापीय दक्षता स्थिर नहीं है
परिचालन स्थितियों में परिवर्तन के साथ इंजन की तापीय दक्षता बदल जाती है। अधिकांश कामकाजी परिस्थितियों में, इंजन की तापीय क्षमता बहुत कम होती है। उदाहरण के लिए, सबसे आम शहरी भीड़भाड़ वाली स्थितियों में, इंजन की तापीय क्षमता केवल लगभग 20% होती है; राजमार्ग पर गाड़ी चलाते समय, तापीय दक्षता लगभग 30% तक पहुँच सकती है; उच्चतम तापीय दक्षता के साथ काम करने की स्थितियाँ बड़े भार और कम गति वाली होती हैं, जैसे कि जब कोई कार खड़ी ढलान पर चढ़ रही हो, तो इंजन थ्रॉटल पूरी तरह से खुला होता है और हवा का सेवन प्रतिरोध न्यूनतम होता है। इस समय, इंजन की गति अधिक नहीं है और यांत्रिक घर्षण प्रतिरोध छोटा है। इस समय तापीय क्षमता अपेक्षाकृत अधिक होती है।
यदि किसी इंजन की तापीय क्षमता उच्च है, तो क्या यह आवश्यक रूप से ईंधन बचाता है?
आवश्यक रूप से नहीं। उच्च तापीय क्षमता वाले इंजन आम तौर पर प्रौद्योगिकी में अधिक उन्नत होते हैं, और इंजन की अर्थव्यवस्था निश्चित रूप से बेहतर होती है। हालाँकि, इंजन की अर्थव्यवस्था पूरी कार की अर्थव्यवस्था के बराबर नहीं है। कार की ईंधन खपत न केवल इंजन से, बल्कि गियरबॉक्स, चेसिस और शरीर के वजन जैसे कई कारकों से भी निर्धारित होती है। इसलिए, उच्च तापीय क्षमता वाले इंजन से लैस सभी मॉडल ईंधन-कुशल नहीं हैं।
चित्र
आंतरिक दहन इंजन के आगमन के बाद से, विशेष रूप से ऊर्जा संरक्षण और उत्सर्जन में कमी की प्रवृत्ति के तहत, थर्मल दक्षता में सुधार अनुसंधान और विकास में सर्वोच्च प्राथमिकता बन गया है। हालाँकि बड़े पैमाने पर उत्पादित मॉडलों में पहले से ही 43% तक की थर्मल दक्षता वाले इंजन मौजूद हैं, शेष लगभग 50% थर्मल दक्षता का अभी भी पता लगाने की आवश्यकता है। यह कई कार कंपनियों के ईंधन इंजन पर गहन शोध का भी महत्व है।
