क्यों 'फ्री पिस्टन' इंजन आपके अगले प्लग-इन हाइब्रिड को पावर दे सकते हैं?

जब हम भविष्य की ऑटोमोटिव तकनीक के बारे में सोचते हैं, तो हम आम तौर पर वैकल्पिक ईंधन के बारे में सोचते हैं, चाहे वह हाइड्रोजन हो या भविष्य की बैटरियों से प्राप्त विद्युत ऊर्जा। यह पता चला है, भविष्य वास्तव में आंतरिक दहन का एक नया रूप हो सकता है: 'मुक्त पिस्टन' इंजन।

यह तकनीक इंजनों को मौलिक रूप से नया आकार देती है, क्रैंकशाफ्ट को प्रतिस्थापित करती है जो आमतौर पर एक संपीड़न कक्ष और एक टर्बो प्ररित करनेवाला के साथ पिस्टन से बिजली स्थानांतरित करती है। फ्री पिस्टन इंजन मौलिक रूप से बेहतर दक्षता की क्षमता रखते हैं। प्रोटोटाइप मुक्त पिस्टन इंजन वर्तमान में उत्पादित किसी भी इंजन की तुलना में पहले से ही 50 से 60 प्रतिशत अधिक कुशल हैं - और इससे भी अधिक की संभावना है।

यह कैसे काम करता है?

एक मुक्त पिस्टन में अधिकांश घटक किसी भी आंतरिक दहन इंजन के समान ही होते हैं। मुख्य अंतर यह है कि यह दहन की शक्ति को कैसे ग्रहण करता है।

एक मानक इंजन में, ईंधन और हवा को संपीड़न कक्ष में इंजेक्ट किया जाता है और प्रज्वलित किया जाता है। यह दहन पिस्टन को नीचे धकेलता है, जो क्रैंकशाफ्ट से जुड़ा होता है। कारों में, घूमने वाले क्रैंकशाफ्ट की ऊर्जा एक ट्रांसमिशन के माध्यम से ड्राइव पहियों तक चलती है।

एक मुक्त पिस्टन इंजन में, दहन उसी तरह होता है, लेकिन कोई क्रैंकशाफ्ट नहीं होता है। पहली नज़र में, यह पागलपन जैसा लगता है, क्योंकि पिस्टन अपने सिलेंडरों में इधर-उधर खड़खड़ाते हुए रह गए हैं। लेकिन यह वास्तव में एक आघात है - हां, मेरा इरादा उस वाक्य का था - प्रतिभा का। दो सिलेंडरों को क्षैतिज रूप से विरोध करके और उनमें एक साथ विस्फोट करके, पिस्टन उनके बीच की हवा को संपीड़ित करते हैं। इस हवा को एक कंप्रेसर के माध्यम से पाइप किया जाता है जो काफी हद तक टर्बोचार्जर जैसा दिखता है।

हालाँकि इस टरबाइन से सीधे धुरी को चलाना तकनीकी रूप से संभव है, व्यवहार में इस टरबाइन का सबसे अच्छा उपयोग विद्युत जनरेटर को चलाने में किया जाता है।

इस तरह के इंजन का विचार 1807 से ही चल रहा है, लेकिन पिस्टन को चालू करने की चुनौतियाँ थीं एक साथ चाल ने डिजाइनरों को अब तक मुफ्त पिस्टन इंजन का पूरा फायदा उठाने से रोका है।

लाभ

तो, उन चुनौतियों से, परेशान क्यों हों? ख़ैर, यह सब कार्यकुशलता से संबंधित है। एक मानक आंतरिक दहन इंजन में, ऊर्जा का एक बड़ा हिस्सा गर्मी और कंपन के रूप में नष्ट हो जाता है। आधुनिक गैसोलीन इंजन अपने द्वारा जलाए जाने वाले ईंधन की संभावित ऊर्जा का केवल 18 से 25 प्रतिशत ही उपयोग योग्य ऊर्जा में परिवर्तित कर सकते हैं। सबसे कुशल गैसोलीन इंजन क्षण भर के लिए 35 प्रतिशत तक हासिल कर सकते हैं, लेकिन तब भी केवल आदर्श परिस्थितियों में।

मुक्त पिस्टन प्रणाली में क्रैंकशाफ्ट की कमी का मतलब है कि कोई भी निरंतर गति परिवर्तन नहीं है जो कंपन और घर्षण पैदा करता है जो दक्षता को ख़राब करता है। ये फायदे दो शताब्दियों से स्पष्ट हैं, लेकिन आधुनिक तकनीक की सटीकता के साथ एक और भी है: परिवर्तनीय संपीड़न अनुपात।

क्रैंकशाफ्ट के साथ दहन कक्ष का आकार, पिस्टन की गति की लंबाई तय होती है। आधुनिक, प्रायोगिक मुक्त पिस्टन इंजनों में, चैम्बर का आकार और पावर स्ट्रोक की लंबाई अलग-अलग हो सकती है, बदलती रहती है क्रांति से क्रांति तक, इंजन प्रबंधन इकाई दहन कक्ष के आकार को आदर्श ईंधन वायु के अनुरूप बनाती है मिश्रण.

इसके अतिरिक्त, इस परिवर्तनशीलता को मुक्त पिस्टन इंजनों को हाइड्रोजन से लेकर प्राकृतिक गैस तक किसी भी चीज़ पर चलने की अनुमति देनी चाहिए। वास्तव में, मुझे आश्चर्य नहीं होगा अगर इनमें से एक इंजन सिंगल माल्ट स्कॉच पर चलेगा।

ये सभी गुण फ्री पिस्टन इंजन को ऑनबोर्ड जनरेटर के रूप में आदर्श बनाते हैं, जिसकी भूमिका यह पावरट्रेन डिजाइन में क्रांति ला सकती है।

सचमुच, मुझे कब मिल सकता है?

अब तक, दो प्रोटोटाइप मुक्त पिस्टन इंजन पर काम चल रहा है। पहला, आश्चर्यजनक रूप से, जर्मन एयरोस्पेस सेंटर (डीएलआर) में जर्मन वैज्ञानिकों/काले जादूगरों से आता है।

उनका प्रोटोटाइप, जिसे "फ़्रीकोल्बेलिनियरजेनरेटर" कहा जाता है, जो मुझे यकीन नहीं है कि यह इस बात का प्रमाण है कि जर्मनों में हास्य की भावना है या नहीं, अभी भी विकास के प्रारंभिक चरण में है। फिर भी इसके बावजूद, यह उस तरह का प्रदर्शन देने का वादा करता है जिसका अन्य पावरट्रेन इंजीनियर केवल सपना देख सकते हैं।

Freikolbenlineargenerator एक दूसरे के सामने वाले सिलेंडरों का उपयोग करता है। यह पिस्टन अभिविन्यास इसे सामान्य मुक्त पिस्टन इंजनों की तुलना में और भी अधिक कॉम्पैक्ट होने की अनुमति देता है। यह इसे रेंज एक्सटेंडर के रूप में उपयोग के लिए एकदम सही बनाता है।

उदाहरण के लिए, चेवी वोल्ट को लें। इसमें बैटरियां हैं और यह पूरी तरह से बिजली से चलने में सक्षम है। लेकिन जब बैटरियां खराब हो जाती हैं, तो इसमें 1.4-लीटर गैस इंजन होता है जो उन्हें रिचार्ज कर सकता है और कार को 65 मील प्रति घंटे से ऊपर चला सकता है। यह अच्छी तरह से काम करता है, लेकिन दुर्भाग्य से छोटे विस्थापन वाले गैस इंजन भी भारी, भारी और महंगे हैं।

Freikolbenlineargenerator एक कार के फर्श के नीचे स्थापित करने के लिए काफी छोटा होने के बावजूद, वही काम पूरा कर सकता है, जो कि केल जैसी अन्य चीजों के लिए जगह बचाता है, मान लीजिए।

लेकिन ट्यूटनिक पागल वैज्ञानिक के कार्यक्षेत्र पर एक चमत्कारिक इंजन वास्तविक उत्पादन से बहुत दूर है, है ना?

ख़ैर, टोयोटा भी इसमें शामिल है। इस गर्मी में, विशाल जापानी वाहन निर्माता ने अपने स्वयं के मुफ्त पिस्टन इंजन या 'लीनियर जनरेटर' की घोषणा की। टोयोटा संस्करण का उपयोग करता है एक विपरीत जोड़ी के बजाय एक एकल सिलेंडर, और निरंतर संचालन के तहत 42 प्रतिशत थर्मल दक्षता में सक्षम है स्थितियाँ। यह किसी भी उत्पादन इंजन से बेहतर है जिसे हासिल करने में सक्षम है - भले ही क्षणिक रूप से, इष्टतम परिस्थितियों में।

टोयोटा का इंजन आठ इंच के आसपास और दो फीट लंबे पैकेज से 15 हॉर्स पावर पैदा करने में सक्षम होगा। इनमें से दो संभवतः विशाल स्थान और ऊर्जा बचत के साथ आधुनिक रेंज-विस्तारित वाहन में बैटरी को रिचार्ज करने के लिए पर्याप्त से अधिक होंगे। जर्मन तकनीक अद्भुत है, लेकिन टोयोटा का इंजन जल्द ही प्रियस में आ सकता है।

निष्कर्ष

शुद्ध विद्युत - या संभवतः हाइड्रोजन - अभी भी लगभग निश्चित रूप से कारों के लिए दीर्घकालिक भविष्य का ऊर्जा स्रोत है। हालाँकि, इनमें से कोई भी तकनीक पूरी तरह से तैयार नहीं है। इलेक्ट्रिक करीब आ गया है, लेकिन अधिकांश अमेरिकी उपभोक्ताओं के लिए अभी भी बहुत महंगा है, कार स्वामित्व की इच्छा रखने वाले अरबों चीनी और भारतीय उपभोक्ताओं के बारे में कुछ भी नहीं कहा जा सकता है।

फ्री पिस्टन इंजन एक महत्वपूर्ण ब्रिज तकनीक हो सकती है जो आंतरिक दहन की दक्षता में नाटकीय रूप से सुधार कर सकती है। उनका जीवनकाल आंतरिक दहन के पारंपरिक रूपों की तुलना में अधिक लंबा हो सकता है, लगभग किसी भी ज्वलनशील पदार्थ को जलाने की उनकी क्षमता के लिए धन्यवाद... मैं तुम्हें देख रहा हूं, तैलीय चिथड़े।

यदि टोयोटा जैसे उद्योग के दिग्गज प्रौद्योगिकी के पीछे अपना जोर लगाने का निर्णय लेते हैं, तो यह बहुत जल्द उत्पादन कारों में हो सकता है। आशा करो।

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