மோட்டார் வாகனப் பொறியியல் உலகில் பெட்ரோல் மற்றும் டீசல் என்ஜின்கள் இரண்டும் உள் எரி என்ஜின்களாகவே (Internal Combustion Engines) செயல்பட்டாலும், அதே திறன் கொண்ட பெட்ரோல் என்ஜினுடன் ஒப்பிடும் போது டீசல் என்ஜின்கள் குறிப்பிடத்தக்க அளவில் அதிக எடையும் தடிமனான உருவமும் கொண்டிருப்பதை நாம் பார்க்க முடிகிறது. லாரிகள், பேருந்துகள் மற்றும் கனரக எக்ஸ்கவேட்டர்களில் டீசல் என்ஜின்களே முதன்மையாகப் பயன்படுத்தப்படுவதன் பின்னணியில் உள்ள வெப்ப இயக்கவியல் (Thermodynamics) மற்றும் இயந்திரவியல் அழுத்த ரகசியங்களை நாம் விரிவாக ஆராய்வோம் [1].
அழுத்தப் பற்றவைப்பு vs தீப்பொறி பற்றவைப்பு (CI vs SI Combustion)
பெட்ரோல் என்ஜின்கள் ‘தீப்பொறி பற்றவைப்பு’ (Spark Ignition – SI) முறையில் இயங்குகின்றன; அதாவது காற்றும் பெட்ரோலும் கலந்த கலவையை சிலிண்டருக்குள் இழுத்து, ஸ்பார்க் பிளக் மூலம் தீப்பொறியை உண்டாக்கி எரிக்கின்றன. ஆனால் டீசல் என்ஜின்களில் ஸ்பார்க் பிளக் கிடையாது; இவை ‘அழுத்தப் பற்றவைப்பு’ (Compression Ignition – CI) முறையில் இயங்குகின்றன. சிலிண்டருக்குள் உள்ள காற்றை மிகக் கடுமையான அழுத்தத்திற்கு உட்படுத்தி அதன் வெப்பநிலையை 600 முதல் 700 டிகிரி செல்சியஸ் வரை உயர்த்திய பின் டீசல் தெளிக்கப்படுகிறது. அந்த அதீத வெப்பத்திலேயே டீசல் தானாகவே பற்றி எரிகிறது [2].
அழுத்த விகிதமும் சிலிண்டரின் உச்ச அழுத்தமும் (Compression Ratio & Peak Pressure)
பெட்ரோல் என்ஜின்களின் அழுத்த விகிதம் 8:1 முதல் 12:1 வரை மட்டுமே இருக்கும். ஆனால் டீசல் என்ஜின்களில் இந்த அழுத்த விகிதம் 16:1 முதல் 22:1 வரை மிக அதிகமாக உள்ளது. இதன் காரணமாக டீசல் எரியும் போது சிலிண்டருக்குள் ஏற்படும் உச்ச வெடிப்பு அழுத்தம் (Peak Cylinder Pressure) சுமார் 180 முதல் 200 பார் (bar) வரை எட்டுகிறது; இது பெட்ரோல் என்ஜினை விட இரண்டு முதல் மூன்று மடங்கு அதிகமாகும். இந்த பிரம்மாண்ட வெடிப்பு விசையைத் தாங்குவதற்கு மெல்லிய உலோகங்களால் ஆன என்ஜின்கள் வெடித்துச் சிதறிவிடும்.
வார்ப்பிரும்பு கட்டுமானமும் உதிரிபாகங்களின் தடிமனும் (Cast Iron & Heavy Crankshaft)
பெட்ரோல் என்ஜின்கள் குறைந்த எடையுள்ள அலுமினிய உலோகக் கலவைகளால் (Aluminium Alloys) வார்க்கப்படுகின்றன. ஆனால் டீசல் என்ஜின்களின் சிலிண்டர் பிளாக், தீவிர வெடிப்பு அழுத்தத்தைத் தாங்குவதற்காக மிக அடர்த்தியான ‘சாம்பல் வார்ப்பிரும்பு’ (Cast Iron) கொண்டு கனமாகத் தயாரிக்கப்படுகிறது. மேலும் பிஸ்டன்கள், கனெக்டிங் ராடுகள் மற்றும் கிரான்க் ஷாப்ட் (Crankshaft) ஆகியவை பெட்ரோல் என்ஜினை விட பல மடங்கு தடிமனாகவும் வலிமையாகவும் வார்க்கப்படுவதால் என்ஜினின் ஒட்டுமொத்த எடை கணிசமாக உயர்கிறது.
பெட்ரோல் என்ஜின் vs டீசல் என்ஜின்: கட்டமைப்பு ஒப்பீட்டு அட்டவணை (Comparison)
பெட்ரோல் என்ஜின் (Spark Ignition)
குறைந்த அழுத்த விகிதம் (10:1). அலுமினிய கட்டுமானம் என்பதால் மிகக் குறைந்த எடை. அதிக ஆர்பிஎம் (RPM) சுழற்சி வேகம் மற்றும் மென்மையான அதிர்வற்ற பயணம்.
டீசல் என்ஜின் (Compression Ignition)
அதிஉயர் அழுத்த விகிதம் (20:1). வார்ப்பிரும்பு கட்டுமானம் என்பதால் அதிக எடை. குறைந்த ஆர்பிஎம் சுழற்சியிலும் மலைகளை ஏறும் பிரம்மாண்ட முறுக்கு விசை (High Torque).
அதிர்வுகளும் நிலைமம் தாங்கும் ஃப்ளைவீலும் (Heavy Flywheel & NVH)
டீசல் என்ஜின்களில் தீவிர வெடிப்புகளால் ஏற்படும் இயந்திர நடுக்கம் மற்றும் அதிர்வுகளைத் தணிப்பதற்காக (Noise, Vibration, and Harshness – NVH), என்ஜினின் பின்புறத்தில் பொருத்தப்படும் ‘ஃப்ளைவீல்’ (Flywheel) வட்டமானது அதிக சுழற்சி நிலைமம் (Rotational Inertia) கொண்டதாக கனமாகச் செய்யப்படுகிறது. என்ஜின் அதிக எடையுடன் இருந்தாலும், இதன் அதிக வெப்ப இயக்கவியல் திறன் (Thermal Efficiency) மற்றும் குறைந்த எரிபொருள் நுகர்வு காரணமாகவே கனரகப் போக்குவரத்து வாகனங்களில் டீசல் என்ஜின் இன்றும் அசைக்க முடியாத ராஜாவாகத் திகழ்கிறது.
அடிக்கடி கேட்கப்படும் கேள்விகள் (FAQ)
டீசல் கார்கள் பெட்ரோல் கார்களை விட அதிக மைலேஜ் தருவது ஏன்?
டீசல் எரிபொருளில் பெட்ரோலை விட கலோரி ஆற்றல் அடர்த்தி அதிகம்; மேலும் அதிக அழுத்த விகிதம் எரிபொருளின் 40% வரை வெப்ப ஆற்றலாக மாற்றுவதால் அதிக மைலேஜ் கிடைக்கிறது.
டீசல் என்ஜின்களில் ஏன் ஸ்பார்க் பிளக் இருப்பதில்லை?
அழுத்தப்பட்ட காற்றின் அதீத வெப்பமே (600°C) டீசலைப் பற்றவைக்கப் போதுமானது என்பதால் வெளிப்புறத் தீப்பொறி தேவைப்படுவதில்லை.
டீசல் என்ஜின்களை அலுமினியத்தில் தயாரிக்க முடியாதா?
நவீன பயணிகள் கார்களில் சிறிய டீசல் என்ஜின்கள் அலுமினியத்தில் வருகின்றன; எனினும் அதிக அழுத்தத்தைத் தாங்க சிலிண்டர் லைனர்கள் கட்டாயம் எஃகு அல்லது இரும்பினால் மட்டுமே செய்யப்பட வேண்டும்.
ஆதாரங்கள் மற்றும் மேற்கோள்கள் (References)
Heavy-duty diesel thermodynamic efficiency and high cylinder pressures
- இதழ்
- Energy Conversion and Management
- ஆய்வு வகை
- Journal Article
- ஆண்டு
- 2019
DOI10.1016/j.enconman.2019.111980
Heavy-duty diesel thermodynamic efficiency and high cylinder pressures
- இதழ்
- Energy Conversion and Management, 2019
- ஆய்வு வகை
- Research
- ஆண்டு
- 2024
DOI10.1016/j.enconman.2019.111980
Heavy-Duty Engine Operation and Combustion Structure
- இதழ்
- SAE Technical Papers, 2018
- ஆய்வு வகை
- Research
- ஆண்டு
- 2024
DOI10.4271/2018-01-0245
இன்னும் கருத்துகள் இல்லை. முதல் கருத்தைப் பதிவிடுங்கள்.