फ्यूल इंजेक्शन सिस्टम कैसे काम करता है

एक विशिष्ट इलेक्ट्रॉनिक ईंधन इंजेक्टर। कार के इंजन की और तस्वीरें देखें ।

उत्सर्जन और ईंधन दक्षता कानूनों को बनाए रखने की कोशिश में, आधुनिक कारों में उपयोग की जाने वाली ईंधन प्रणाली पिछले कुछ वर्षों में बहुत बदल गई है। 1990 सुबारू जस्टी संयुक्त राज्य अमेरिका में कार्बोरेटर रखने वाली आखिरी कार थी ; अगले मॉडल वर्ष, जस्टी में ईंधन इंजेक्शन था। लेकिन ईंधन इंजेक्शन 1950 के दशक के आसपास रहा है, और 1980 के आसपास यूरोपीय कारों पर इलेक्ट्रॉनिक ईंधन इंजेक्शन का व्यापक रूप से उपयोग किया गया था। अब, संयुक्त राज्य में बेची जाने वाली सभी कारों में ईंधन इंजेक्शन सिस्टम हैं।

इस लेख में, हम सीखेंगे कि इंजन के सिलेंडर में ईंधन कैसे जाता है, और "मल्टी-पोर्ट फ्यूल इंजेक्शन" और "थ्रॉटल बॉडी फ्यूल इंजेक्शन" जैसे शब्दों का क्या अर्थ है।

1. कार्बोरेटर का पतन
2. जब आप गैस पर कदम रखते हैं
3. इंजेक्टर
4. इंजन सेंसर
5. इंजन नियंत्रण और प्रदर्शन चिप्स

आंतरिक दहन इंजन के अधिकांश अस्तित्व के लिए , कार्बोरेटर वह उपकरण रहा है जो इंजन को ईंधन की आपूर्ति करता है। कई अन्य मशीनों पर, जैसे कि लॉनमूवर और चेनसॉ , यह अभी भी है। लेकिन जैसे-जैसे ऑटोमोबाइल विकसित हुआ, कार्बोरेटर सभी परिचालन आवश्यकताओं को संभालने की कोशिश में अधिक से अधिक जटिल हो गया। उदाहरण के लिए, इनमें से कुछ कार्यों को संभालने के लिए, कार्बोरेटर के पास पांच अलग-अलग सर्किट थे:

• मुख्य सर्किट - ईंधन-कुशल परिभ्रमण के लिए पर्याप्त ईंधन प्रदान करता है
• निष्क्रिय सर्किट - इंजन को निष्क्रिय रखने के लिए पर्याप्त ईंधन प्रदान करता है
• त्वरक पंप - जब त्वरक पेडल पहली बार उदास होता है, तो इंजन की गति से पहले झिझक को कम करते हुए ईंधन का एक अतिरिक्त विस्फोट प्रदान करता है
• शक्ति संवर्धन सर्किट - जब कार पहाड़ी पर जा रही हो या ट्रेलर खींच रही हो तो अतिरिक्त ईंधन प्रदान करता है
• चोक - इंजन ठंडा होने पर अतिरिक्त ईंधन प्रदान करता है ताकि वह स्टार्ट हो जाए

सख्त उत्सर्जन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए, उत्प्रेरक कन्वर्टर्स पेश किए गए थे। उत्प्रेरक कनवर्टर के प्रभावी होने के लिए हवा-से-ईंधन अनुपात का बहुत सावधानीपूर्वक नियंत्रण आवश्यक था। ऑक्सीजन सेंसर निकास में ऑक्सीजन की मात्रा की निगरानी करते हैं, और इंजन नियंत्रण इकाई (ईसीयू) इस जानकारी का उपयोग वास्तविक समय में हवा से ईंधन के अनुपात को समायोजित करने के लिए करती है। इसे क्लोज्ड लूप कंट्रोल कहते हैं -- कार्बोरेटर से इस नियंत्रण को हासिल करना संभव नहीं था। ईंधन इंजेक्शन प्रणाली के कार्यभार संभालने से पहले विद्युत नियंत्रित कार्बोरेटर की एक संक्षिप्त अवधि थी, लेकिन ये विद्युत कार्ब्स विशुद्ध रूप से यांत्रिक वाले की तुलना में अधिक जटिल थे।

सबसे पहले, कार्बोरेटर को थ्रॉटल बॉडी फ्यूल इंजेक्शन सिस्टम (जिसे सिंगल पॉइंट या सेंट्रल फ्यूल इंजेक्शन सिस्टम के रूप में भी जाना जाता है) से बदल दिया गया था, जिसमें थ्रॉटल बॉडी में विद्युत नियंत्रित फ्यूल-इंजेक्टर वाल्व शामिल थे। ये कार्बोरेटर के लिए लगभग बोल्ट-इन प्रतिस्थापन थे, इसलिए वाहन निर्माताओं को अपने इंजन डिजाइनों में कोई कठोर परिवर्तन नहीं करना पड़ा।

धीरे-धीरे, जैसे ही नए इंजन डिजाइन किए गए, थ्रॉटल बॉडी फ्यूल इंजेक्शन को मल्टी-पोर्ट फ्यूल इंजेक्शन ( पोर्ट , मल्टी-पॉइंट या सीक्वेंशियल फ्यूल इंजेक्शन के रूप में भी जाना जाता है) से बदल दिया गया । इन प्रणालियों में प्रत्येक सिलेंडर के लिए एक ईंधन इंजेक्टर होता है, जो आमतौर पर स्थित होता है ताकि वे सीधे सेवन वाल्व पर स्प्रे करें। ये सिस्टम अधिक सटीक ईंधन पैमाइश और त्वरित प्रतिक्रिया प्रदान करते हैं।

आपकी कार में गैस पेडल थ्रॉटल वाल्व से जुड़ा है - यह वह वाल्व है जो नियंत्रित करता है कि इंजन में कितनी हवा प्रवेश करती है। तो गैस पेडल वास्तव में एयर पेडल है।

आंशिक रूप से खुला थ्रॉटल वाल्व

जब आप गैस पेडल पर कदम रखते हैं, तो थ्रॉटल वाल्व अधिक खुलता है, और अधिक हवा देता है। इंजन नियंत्रण इकाई (ईसीयू, कंप्यूटर जो आपके इंजन के सभी इलेक्ट्रॉनिक घटकों को नियंत्रित करता है) थ्रॉटल वाल्व को "देखता है" और इंजन में अधिक हवा में प्रवेश करने की प्रत्याशा में ईंधन की दर को बढ़ाता है। जैसे ही थ्रॉटल वाल्व खुलता है, ईंधन की दर में वृद्धि करना महत्वपूर्ण है; अन्यथा, जब गैस पेडल को पहली बार दबाया जाता है, तो एक हिचकिचाहट हो सकती है क्योंकि कुछ हवा सिलेंडर में पर्याप्त ईंधन के बिना पहुंच जाती है।

सेंसर इंजन में प्रवेश करने वाली हवा के द्रव्यमान के साथ-साथ निकास में ऑक्सीजन की मात्रा की निगरानी करते हैं। ईसीयू इस जानकारी का उपयोग ईंधन वितरण को ठीक करने के लिए करता है ताकि हवा से ईंधन का अनुपात सही हो।

एक ईंधन इंजेक्टर इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित वाल्व के अलावा और कुछ नहीं है। यह आपकी कार में ईंधन पंप द्वारा दबावयुक्त ईंधन के साथ आपूर्ति की जाती है, और यह प्रति सेकंड कई बार खोलने और बंद करने में सक्षम है।

एक ईंधन इंजेक्टर के अंदर

जब इंजेक्टर सक्रिय होता है, तो एक इलेक्ट्रोमैग्नेट एक प्लंजर को घुमाता है जो वाल्व खोलता है, जिससे दबाव वाले ईंधन को एक छोटे नोजल के माध्यम से बाहर निकलने की इजाजत मिलती है। नोजल को ईंधन को परमाणु बनाने के लिए डिज़ाइन किया गया है - जितना संभव हो उतना महीन धुंध बनाने के लिए ताकि यह आसानी से जल सके।

एक ईंधन इंजेक्टर फायरिंग

इंजन को आपूर्ति की जाने वाली ईंधन की मात्रा उस समय से निर्धारित होती है जब ईंधन इंजेक्टर खुला रहता है। इसे पल्स चौड़ाई कहा जाता है , और इसे ईसीयू द्वारा नियंत्रित किया जाता है।

इंजन के इनटेक मैनिफोल्ड में लगे फ्यूल इंजेक्टर

इंजेक्टर इनटेक मैनिफोल्ड में लगे होते हैं ताकि वे इंटेक वाल्व पर सीधे ईंधन का छिड़काव करें। ईंधन रेल नामक एक पाइप सभी इंजेक्टरों को दबावयुक्त ईंधन की आपूर्ति करती है।

इस तस्वीर में आप तीन इंजेक्टर देख सकते हैं। ईंधन रेल बाईं ओर का पाइप है।

ईंधन की सही मात्रा प्रदान करने के लिए, इंजन नियंत्रण इकाई बहुत सारे सेंसर से लैस है। आइए उनमें से कुछ पर एक नजर डालते हैं।

प्रत्येक परिचालन स्थिति के लिए ईंधन की सही मात्रा प्रदान करने के लिए, इंजन नियंत्रण इकाई (ईसीयू) को बड़ी संख्या में इनपुट सेंसर की निगरानी करनी होती है। यहां महज कुछ हैं:

• मास एयरफ्लो सेंसर - ईसीयू को इंजन में प्रवेश करने वाली हवा का द्रव्यमान बताता है
• ऑक्सीजन सेंसर (ओं) - निकास में ऑक्सीजन की मात्रा की निगरानी करता है ताकि ईसीयू यह निर्धारित कर सके कि ईंधन मिश्रण कितना समृद्ध या दुबला है और तदनुसार समायोजन करें
• थ्रॉटल पोजीशन सेंसर - थ्रॉटल वाल्व की स्थिति पर नज़र रखता है (जो यह निर्धारित करता है कि इंजन में कितनी हवा जाती है) ताकि ईसीयू आवश्यकतानुसार ईंधन दर में बदलाव, वृद्धि या कमी का तुरंत जवाब दे सके
• शीतलक तापमान संवेदक - ईसीयू को यह निर्धारित करने की अनुमति देता है कि इंजन अपने उचित ऑपरेटिंग तापमान पर कब पहुंच गया है
• वोल्टेज सेंसर - कार में सिस्टम वोल्टेज की निगरानी करता है ताकि वोल्टेज गिरने पर ईसीयू निष्क्रिय गति को बढ़ा सके (जो एक उच्च विद्युत भार का संकेत देगा)
• मैनिफोल्ड एब्सोल्यूट प्रेशर सेंसर - इनटेक मैनिफोल्ड में हवा के दबाव को मॉनिटर करता है
• इंजन में खींची जाने वाली हवा की मात्रा इस बात का एक अच्छा संकेत है कि यह कितनी शक्ति का उत्पादन कर रहा है; और जितनी अधिक हवा इंजन में जाती है, कई गुना दबाव उतना ही कम होता है, इसलिए इस रीडिंग का उपयोग यह पता लगाने के लिए किया जाता है कि कितनी शक्ति का उत्पादन किया जा रहा है।
• इंजन स्पीड सेंसर - मॉनिटर इंजन की गति, जो पल्स चौड़ाई की गणना करने के लिए उपयोग किए जाने वाले कारकों में से एक है

मल्टी-पोर्ट सिस्टम के लिए दो मुख्य प्रकार के नियंत्रण होते हैं: ईंधन इंजेक्टर सभी एक ही समय में खुल सकते हैं, या प्रत्येक अपने सिलेंडर के लिए इंटेक वाल्व के खुलने से ठीक पहले खुल सकता है (इसे अनुक्रमिक मल्टी-पोर्ट ईंधन इंजेक्शन कहा जाता है )।

अनुक्रमिक ईंधन इंजेक्शन का लाभ यह है कि यदि चालक अचानक परिवर्तन करता है, तो सिस्टम अधिक तेज़ी से प्रतिक्रिया कर सकता है क्योंकि परिवर्तन किए जाने के समय से, उसे केवल अगले सेवन वाल्व के खुलने तक इंतजार करना पड़ता है, न कि अगले पूर्ण के लिए इंजन की क्रांति।

इंजन को नियंत्रित करने वाले एल्गोरिदम काफी जटिल हैं। सॉफ्टवेयर को कार को 100,000 मील के लिए उत्सर्जन आवश्यकताओं को पूरा करने, ईपीए ईंधन अर्थव्यवस्था आवश्यकताओं को पूरा करने और दुरुपयोग के खिलाफ इंजनों की रक्षा करने की अनुमति देनी है। और दर्जनों अन्य आवश्यकताओं को भी पूरा करना है।

इंजन नियंत्रण इकाई दी गई परिचालन स्थितियों के लिए पल्स चौड़ाई निर्धारित करने के लिए एक सूत्र और बड़ी संख्या में लुकअप टेबल का उपयोग करती है। समीकरण एक दूसरे से गुणा किए गए कई कारकों की एक श्रृंखला होगी। इनमें से कई कारक लुकअप टेबल से आएंगे। हम फ्यूल इंजेक्टर पल्स चौड़ाई की सरलीकृत गणना से गुजरेंगे । इस उदाहरण में, हमारे समीकरण में केवल तीन कारक होंगे, जबकि वास्तविक नियंत्रण प्रणाली में सौ या अधिक हो सकते हैं।

पल्स चौड़ाई की गणना करने के लिए, ईसीयू पहले लुकअप टेबल में बेस पल्स चौड़ाई को देखता है । बेस पल्स चौड़ाई इंजन की गति (RPM) और लोड (जिसकी गणना कई गुना निरपेक्ष दबाव से की जा सकती है ) का एक कार्य है । मान लीजिए कि इंजन की गति 2,000 RPM है और भार 4 है। हम 2,000 और 4 के चौराहे पर संख्या पाते हैं, जो कि 8 मिलीसेकंड है।

अगले उदाहरणों में, ए और बी ऐसे पैरामीटर हैं जो सेंसर से आते हैं। मान लीजिए कि A शीतलक तापमान है और B ऑक्सीजन स्तर है। यदि शीतलक का तापमान 100 के बराबर और ऑक्सीजन का स्तर 3 के बराबर है, तो लुकअप टेबल हमें बताती है कि फैक्टर ए = 0.8 और फैक्टर बी = 1.0।

इसलिए, चूंकि हम जानते हैं कि आधार पल्स चौड़ाई लोड और आरपीएम का एक कार्य है, और वह पल्स चौड़ाई = (आधार पल्स चौड़ाई) x (कारक ए) x (कारक बी) , हमारे उदाहरण में समग्र पल्स चौड़ाई बराबर होती है:

इस उदाहरण से, आप देख सकते हैं कि नियंत्रण प्रणाली कैसे समायोजन करती है। निकास में ऑक्सीजन के स्तर के रूप में पैरामीटर बी के साथ, बी के लिए लुकअप टेबल वह बिंदु है जिस पर (इंजन डिजाइनरों के अनुसार) निकास में बहुत अधिक ऑक्सीजन होता है; और तदनुसार, ईसीयू ईंधन पर वापस कटौती करता है।

वास्तविक नियंत्रण प्रणालियों में 100 से अधिक पैरामीटर हो सकते हैं, प्रत्येक की अपनी लुकअप तालिका होती है। उत्प्रेरक कनवर्टर जैसे इंजन घटकों के प्रदर्शन में बदलाव के लिए क्षतिपूर्ति करने के लिए कुछ पैरामीटर समय के साथ बदलते हैं । और इंजन की गति के आधार पर, ईसीयू को इन गणनाओं को प्रति सेकंड सौ बार से अधिक करना पड़ सकता है।

प्रदर्शन चिप्स
यह हमें प्रदर्शन चिप्स की हमारी चर्चा की ओर ले जाता है। अब जब हम थोड़ा समझ गए हैं कि ईसीयू में नियंत्रण एल्गोरिदम कैसे काम करता है, तो हम समझ सकते हैं कि इंजन से अधिक शक्ति प्राप्त करने के लिए प्रदर्शन-चिप निर्माता क्या करते हैं।

प्रदर्शन चिप्स आफ्टरमार्केट कंपनियों द्वारा बनाए जाते हैं, और इंजन शक्ति को बढ़ावा देने के लिए उपयोग किए जाते हैं। ईसीयू में एक चिप होती है जिसमें सभी लुकअप टेबल होते हैं; प्रदर्शन चिप इस चिप को बदल देता है। प्रदर्शन चिप की तालिकाओं में वे मान होंगे जिनके परिणामस्वरूप कुछ ड्राइविंग स्थितियों के दौरान उच्च ईंधन दर होती है। उदाहरण के लिए, वे प्रत्येक इंजन की गति पर पूर्ण गला घोंटना पर अधिक ईंधन की आपूर्ति कर सकते हैं। वे स्पार्क टाइमिंग भी बदल सकते हैं (इसके लिए लुकअप टेबल भी हैं)। चूंकि प्रदर्शन-चिप निर्माता विश्वसनीयता, माइलेज और उत्सर्जन नियंत्रण जैसे मुद्दों से उतने चिंतित नहीं हैं, जितने कि कार निर्माता हैं, वे अपने प्रदर्शन चिप्स के ईंधन मानचित्रों में अधिक आक्रामक सेटिंग्स का उपयोग करते हैं।

ईंधन इंजेक्शन सिस्टम और अन्य ऑटोमोटिव विषयों के बारे में अधिक जानकारी के लिए, अगले पृष्ठ पर लिंक देखें।

क्या आप कार्बोरेटर को फ्यूल इंजेक्शन में बदल सकते हैं?

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विभिन्न प्रकार के ईंधन इंजेक्शन सिस्टम क्या हैं?

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