सिलेंडर डिएक्टिवेशन तकनीक: इंजन के आधे हिस्से को सुलाना

अनावश्यक शक्ति के पीछे दौड़ता इंजन बेकार ईंधन जलाता है; सिलेंडर डिएक्टिवेशन ठीक इसी खालीपन को निष्क्रिय करके बचत करता है।
अनावश्यक शक्ति के पीछे दौड़ता इंजन बेकार ईंधन जलाता है; सिलेंडर डिएक्टिवेशन ठीक इसी खालीपन को निष्क्रिय करके बचत करता है।

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सिलेंडर डिएक्टिवेशन एक दक्षता तकनीक है जो उन क्षणों में जब इंजन को पूरी शक्ति की आवश्यकता नहीं होती, कुछ सिलेंडरों के वाल्व बंद करके उन्हें निष्क्रिय कर देती है और इंजन को व्यावहारिक रूप से छोटी क्षमता के साथ चलने देती है। आइडल अवस्था में, हाईवे गति पर या हल्के गैस पर अप्रयुक्त सिलेंडरों में ईंधन का छिड़काव नहीं किया जाता; इस प्रकार इंजन अनावश्यक शक्ति का उत्पादन करने के लिए ईंधन बर्बाद नहीं करता। आधुनिक अनुप्रयोगों में यह संक्रमण इतना सहज होता है कि अधिकांश ड्राइवर इसे महसूस नहीं कर पाते, और परिस्थितियों के अनुसार ईंधन खपत में मापने योग्य सुधार प्रदान करता है।

मुख्य बिंदु

  • सिलेंडर डिएक्टिवेशन आमतौर पर इंजन का आधा हिस्सा बंद कर देती है: V8 चार सिलेंडरों तक, और चार-सिलेंडर इंजन दो सिलेंडरों तक गिर जाता है।
  • यूएस ऊर्जा विभाग का अनुमानित ईंधन दक्षता सुधार लगभग 7.5%; हाईवे परिस्थितियों में कमी 8-25% की सीमा में हो सकती है।
  • बंद सिलेंडरों में एयर स्प्रिंग प्रभाव उत्पन्न होता है; फंसा हुआ निकास गैस इंजन पर शुद्ध भार नहीं डालता।
  • यह तकनीक 1981 के Cadillac V8-6-4 प्रयास के बाद से इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण के साथ परिपक्व हुई है।
  • आधिकारिक रिकॉल (Mercedes, Mazda) दिखाते हैं कि खराबी की स्थिति में सिस्टम गंभीर हो सकता है।

सिलेंडर डिएक्टिवेशन तकनीक कैसे काम करती है?

Şehir içinde giden bir aracın gücüne aslında yarım motor yeter; kalan silindirler vanaları kapalı olarak boşuna yakıt yakmaz.

मूल तर्क सरल है: बहु-सिलेंडर इंजन को अक्सर केवल शक्ति के एक हिस्से की आवश्यकता होती है। सपाट सड़क पर स्थिर गति से चल रहे वाहन को चलाने के लिए चार या छह सिलेंडर पर्याप्त से अधिक होते हैं। सिलेंडर डिएक्टिवेशन सिस्टम ठीक इसी बिंदु पर काम में आते हैं और कुछ सिलेंडरों के इंटेक और एक्जॉस्ट वाल्व को बंद रखकर उन सिलेंडरों में ईंधन इंजेक्शन को काट देते हैं। जब वाल्व बंद होते हैं, तो संबंधित सिलेंडर इग्निशन चक्र से बाहर हो जाता है; इंजन ऐसे चलता है जैसे उसकी क्षमता छोटी हो।

तो बंद वाल्व वाले सिलेंडर के अंदर पिस्टन क्या करता है? निकास गैस दहन कक्ष में फंस जाती है और पिस्टन के ऊपर जाते समय संपीड़ित होती है, नीचे जाते समय फिर से विस्तारित होती है। यह "एयर स्प्रिंग" प्रभाव दोनों दिशाओं में एक-दूसरे को संतुलित करता है; बंद सिलेंडर इंजन पर कोई शुद्ध भार नहीं डालता। यानी बंद किए गए सिलेंडर इंजन को धीमा करने के बजाय चुपचाप छुट्टी पर माने जाते हैं।

निर्णय इंजन कंट्रोल यूनिट (ECU) लेता है। गति, इंजन लोड और थ्रॉटल पोजीशन जैसे सेंसर डेटा की निरंतर निगरानी करने वाला ECU, कम लोड परिस्थितियों में सिलेंडरों को निष्क्रिय कर देता है; जब ड्राइवर गैस दबाता है, तो सिस्टम मिलीसेकंड के भीतर सभी सिलेंडरों को दोबारा चालू कर देता है। पेट्रोल में उद्देश्य थ्रॉटल परिवर्तन हानियों को कम करना है: हल्के लोड पर थ्रॉटल लगभग बंद रहता है और इंजन हवा को अंदर खींचने के लिए अनावश्यक रूप से काम करता है। जब कम सिलेंडर काम करते हैं, तो प्रत्येक सिलेंडर अधिक कठोरता से काम करता है, थ्रॉटल को अधिक खुला रखना पड़ता है और इंजन अधिक कुशल क्षेत्र में काम करता है।

डीजल में उद्देश्य अलग है

डीज़ल इंजनों में सिलेंडर बंद करने का असली उद्देश्य एग्जॉस्ट गर्म करना है। डीज़ल इंजन कम लोड पर एग्जॉस्ट के तापमान को पर्याप्त स्तर तक पहुँचाना मुश्किल पाते हैं; जब शेष सिलेंडर अधिक लोड के तहत काम करते हैं, तो अधिक गर्मी पैदा होती है। यह गर्मी एग्जॉस्ट उपचार (after-treatment) प्रणाली को तेज़ी से अपने संचालन तापमान तक पहुँचाती है और उत्सर्जन कम करती है। भारी वाहन अनुप्रयोगों में 6 सिलेंडर से 4 सिलेंडर पर संक्रमण, आइडलिंग खपत में 14-18% जितना सुधार प्रदान कर सकता है।

किन परिस्थितियों में कौन से सिलेंडर बंद होते हैं?

अधिकांश प्रणालियाँ एक साथ सिलेंडरों का आधा हिस्सा बंद कर देती हैं: V8 इंजन चार सिलेंडरों पर, V6 तीन सिलेंडरों पर, और चार-सिलेंडर इंजन दो सिलेंडरों पर आ जाता है। उद्देश्य इंजन के संतुलन को बिगाड़े बिना दहन अंतराल को बनाए रखना है; इसीलिए अनियमित वितरण के बजाय संतुलित जोड़ों को चुना जाता है। फिर भी हर निर्माता का दृष्टिकोण एक जैसा नहीं है।

प्रारंभिक उदाहरण भी इस विविधता को दर्शाते हैं। Mitsubishi MD (1982), 70 km/h से कम गति पर, आइडलिंग और धीमे होने के दौरान 1 और 4 नंबर के सिलेंडर बंद कर देता था; खपत में लगभग 20% सुधार हुआ, लेकिन इंजन दो-सिलेंडर मोड में कंपकंपाते हुए चलता था। Honda का VCM सिस्टम (2003 से) सिलेंडर बैंक बंद करके छह, चार और तीन सिलेंडरों के बीच संक्रमण कर सकता है। इससे भी अधिक रोचक GM की 2018 में पेश की गई Dynamic Fuel Management है: Tula Technology के "Dynamic Skip Fire" दृष्टिकोण पर आधारित यह प्रणाली आवश्यकता के अनुसार किसी भी संख्या में सिलेंडर को, विभिन्न संयोजनों में बंद कर सकती है - यानी दहन क्रम के सभी सिलेंडरों को एक-एक करके छोड़ा जा सकता है।

Mazda ने अपने 2.5 लीटर के एटमॉस्फेरिक इंजन में बीच के सिलेंडरों को दहन जारी रखने का विकल्प चुना: हल्के लोड पर 1 और 4 नंबर के सिलेंडर बंद कर दिए जाते हैं, जबकि 2 और 3 काम करते रहते हैं।

क्या ड्राइवर को पता चलता है? कंपन और NVH इंजीनियरिंग

इस प्रश्न का उत्तर तकनीक के इतिहास के आधार पर काफी बदला है। पहली पीढ़ी की प्रणालियों में महसूस करना मुश्किल नहीं, बल्कि आसान भी था। Cadillac V8-6-4 (1981) में संक्रमण के दौरान कठोरता और रुकावट महसूस होती थी; 13 सॉफ्टवेयर अपडेट के बावजूद यह केवल एक मॉडल वर्ष बाद हटा दिया गया और पिछले वर्ष बेचे गए वाहनों में प्रणाली को स्थायी रूप से अक्षम कर दिया गया। Mitsubishi के पहले MD सिस्टम को भी दो-सिलेंडर मोड की कंपकंपाहट से लड़ना पड़ा: विशेष हाइड्रोलिक डैम्पिंग वाले इंजन माउंट, एक लचीला एग्जॉस्ट पाइप खंड, 70% अधिक भारी फ्लाईव्हील और कूलिंग वाटर का तापमान 70°C तक न पहुँचने तक सिस्टम का सक्रिय न होना जैसे उपाय किए गए।

Mitsubishi की 1993 की दूसरी पीढ़ी की MIVEC-MD प्रणाली ने उन्नत इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण के चलते 4 से 2 सिलेंडर के संक्रमण को लगभग अनुभवहीन बना दिया - आज की प्रणालियों के पूर्वज इसी बिंदु पर आकार लिए। आधुनिक प्रणालियों में संक्रमण लगभग तुरंत होते हैं और दहन अग्रिम (ignition advance), कैम टाइमिंग तथा इलेक्ट्रॉनिक थ्रॉटल समायोजनों से नरम किए जाते हैं। V6 इंजनों में दहन क्रम और टॉर्क परिवर्तनों के कारण गंभीर NVH (शोर, कंपन, कठोरता) चुनौतियाँ बनी रहती हैं, इसलिए ये कॉन्फ़िगरेशन इंजीनियरिंग की दृष्टि से सबसे महत्वाकांक्षी में से हैं।

वैन में यह कैसे बंद होता है?

Mekanizma motorun वाल्व व्यवस्था के अनुसार बदलता है:

  • पुशरॉड (इतिया छड़ वाले) इंजन: सोलेनॉयड, लिफ्टर के लॉकिंग पिन को भेजे गए तेल के दबाव को बदलता है; पिन निकलने पर लिफ्टर गिर जाता है और वाल्व बंद रहता है।
  • ओवरहेड कैम वाले इंजन: प्रत्येक वाल्व के लिए आपस में बंद होने वाली दो रॉकर का उपयोग किया जाता है; सोलेनॉयड-नियंत्रित तेल दबाव लॉकिंग पिन को छोड़ता है, जिससे एक कैम का पालन करता है जबकि दूसरा स्थिर रहता है।
  • Mazda का समाधान: हाइड्रोलिक वाल्व एडजस्टर्स में जोड़ी गई एक चाबी, रॉकर के पिवट बिंदु को बदलकर वाल्व के चलना रोक देती है।

ईंधन खपत में वास्तविक लाभ कितना है?

आंकड़े अनुप्रयोग और परिस्थितियों के अनुसार व्यापक सीमा में चलते हैं। अमेरिका ऊर्जा मंत्रालय का अनुमानित ईंधन अर्थव्यवस्था सुधार लगभग 7.5% है, जबकि निर्माता 20% तक की दक्षता वृद्धि का दावा करते हैं। राजमार्ग परिस्थितियों में खपत में कमी 8-25% के बीच हो सकती है। डीज़ल के मामले में, CDA और शीघ्र एग्जॉस्ट वाल्व बंदी तकनीकों से 5-25% सीमा में खपत कम करने का लक्ष्य रखा जाता है।

वास्तविक दुनिया के परीक्षण अधिक विनम्र परिणाम दे सकते हैं। भारी वाहन डीज़ल में मानक ईंधन परीक्षणों में 2.76% और एक वितरण मार्ग पर 2% की बचत मापी गई - दैनिक ड्राइविंग में घुले-मिले ट्रैफिक, भार और जलवायु परिस्थितियाँ प्रयोगशाला सीमा की ऊपरी सीमा तक पहुँचना कठिन बनाती हैं। ऐतिहासिक दावे भी समान तस्वीर दिखाते हैं: Cadillac V8-6-4 15% तक सुधार का वादा करता था; Alfa Romeo Alfetta CEM (1983) ने वेरिएबल नॉन-वॉल्यूम संस्करण की तुलना में 12% और कार्बोरेटर वाले वाहन की तुलना में लगभग 25% कम खपत मापी। संक्षेप में: लाभ वास्तविक है लेकिन इसकी मात्रा पूरी तरह इस पर निर्भर करती है कि आप कितनी देर बंद सिलेंडरों के साथ चल सकते हैं - भीड़भाड़ वाले शहरी ट्रैफिक में बार-बार रुकने-चलने वाला चालक, स्थिर गति से राजमार्ग पर जाने वाले की तुलना में बहुत कम लाभ देखता है।

एटमॉस्फेरिक और टर्बो इंजनों में अनुप्रयोग के अंतर

सिलेंडर डीएक्टिवेशन किसी रूप में छोटे विस्थापन वाले टर्बो इंजनों का वैकल्पिक दृष्टिकोण प्रस्तुत करता है: दोनों "ज़रूरत पर शक्तिशाली, बिना ज़रूरत के कुशल" के लक्ष्य की ओर बढ़ते हैं। टर्बो दृष्टिकोण शुरू से एक छोटा इंजन उपयोग करता है; सिलेंडर डीएक्टिवेशन शुरू से शक्तिशाली इंजन लेकर उसे हल्के भार में वास्तव में छोटा कर देता है। दोनों के अपने फायदे और नुकसान होते हुए भी, डीएक्टिवेशन तकनीक टर्बो चार्जिंग में मौलिक रूप से मौजूद विलंब और प्रतिक्रिया के मुद्दों से अलग संतुलन बिंदु प्रस्तुत करती है।

अनुप्रयोग का पैमाना भी आश्चर्यजनक रूप से बढ़ गया है। 2016 में पेश किया गया, जिसका एक सिलेंडर बंद किया जा सकता था, तीन-सिलेंडर वाला Ford EcoBoost, इस तकनीक को ले जाने वाला ज्ञात सबसे छोटा इंजन है। Mazda Skyactiv-G 2.5 2018 से एटमॉस्फेरिक इंजन में सिलेंडर डीएक्टिवेशन के उदाहरणों में से एक बन गया। डीज़ल की ओर, दिखाया गया है कि डीएक्टिवेशन को कम भार में टॉर्क और शक्ति क्षमता से समझौता किए बिना लागू किया जा सकता है और इंजन की प्रतिक्रिया पर कोई नकारात्मक प्रभाव नहीं पाया गया।

तकनीक की व्यापकता का ठोस पैमाना: 2020 मॉडल वर्ष में अमेरिका में बेचे गए हल्के वाणिज्यिक वाहनों में से लगभग 15%'inde silindir kapatma bulunuyordu; bunların büyük bölümü Mazda, GM, Honda ve FCA ürünleriydi.

लंबी अवधि की विश्वसनीयता: क्या यह सिस्टम वास्तव में इंजन को खराब करता है?

इस शीर्षक के तहत दोहरी तस्वीर खींचना सबसे ईमानदार दृष्टिकोण है। एक ओर सभी सिलेंडरों का नियमित रूप से चलना, सिस्टम की उपस्थिति को अधिकांश उपयोगकर्ताओं के लिए समस्या होने से दूर रखता है; दूसरी ओर सिस्टम स्वयं, अपने अतिरिक्त तंत्रों के साथ नए खराबी बिंदु भी लाता है।

आधिकारिक रिकॉल क्या कहते हैं?

दो बड़े उदाहरण सिस्टम की संभावित खराबी मोडों को दिखाते हैं। Mercedes ने 2021-2023 मॉडल की 26,200 इकाइयाँ S580 और Maybach सेडान रिकॉल किए: Camtronic सिस्टम के खराब होने की स्थिति में इंजेक्टरों का अधिक ईंधन छिड़कना कैटेलिटिक कन्वर्टर को नुकसान पहुंचा सकता था, और सबसे खराब स्थिति में इंजन के बंद होने का खतरा था। Mazda ने CX-5, Mazda 6 और Mazda 3 सहित 262,000 वाहनों को रिकॉल किया; क्लोजिंग मोड से पूर्ण ओपनिंग में संक्रमण के दौरान हुई खराबी, वाहन को रोक सकती थी और उसे दोबारा शुरू करना असंभव बना सकती थी।

उपयोगकर्ता शिकायतें और रखरखाव की वास्तविकता

क्षेत्र से रिपोर्ट की गई समस्याएं अधिक आम हैं लेकिन पुष्टि का स्तर कम है। GM के AFM सिस्टमों में लिफ्टर का धंसना आम शिकायत का विषय है; जल्दी पकड़ में न आने पर यह पुश रॉड के मुड़ने का कारण बन सकता है और मरम्मत की लागत हजारों डॉलर तक पहुंच सकती है। अन्य रिपोर्ट की गई समस्याओं में अत्यधिक तेल की खपत, कार्बन जमा और संक्रमण के क्षण में कंपन शामिल हैं - कुछ Mazda CX-30 मालिकों ने बताया कि उन्होंने 2 और 4 सिलेंडर मोड के बीच के कठोर संक्रमण को ध्वनि और अनुभव के रूप में महसूस किया। चूंकि ये फोरम आधारित, व्यक्तिगत उपयोगकर्ता अनुभव हैं, इसलिए इन्हें हर वाहन पर सामान्यीकृत करना भ्रामक होगा।

रखरखाव के मामले में कुछ व्यावहारिक बातें जानना जरूरी है। कुछ सिस्टमों में कंप्यूटर, यदि वाहन का रखरखाव विलंबित है तो सुरक्षा उपाय के रूप में सिलेंडर क्लोजिंग को सक्रिय नहीं करता - यानी सिस्टम में कोई समस्या नहीं है, रखरखाव की स्थिति निर्णायक हो सकती है। सिस्टम को सॉफ्टवेयर से निष्क्रिय करना दोधारी निर्णय है: एक ओर ऐसा प्रतीत होता है कि लिफ्टर खराबी का खतरा समाप्त हो जाता है, लेकिन दूसरी ओर सभी सिलेंडरों का प्रत्येक दहन चक्र का अनुभव करना सैद्धांतिक रूप से पुर्जों के जीवन को कम कर सकता है। सबसे उचित रुख सिस्टम को जैसा है वैसा स्वीकार करना, आवधिक रखरखाव में देरी न करना और तेल के स्तर की नियमित जांच करना है; लिफ्टर और तेल के दबाव पर आधारित तंत्र, गंदे या कम तेल से सबसे अधिक प्रभावित होने वाले पुर्जों में से हैं।

निष्कर्ष: एक चतुर विचार का परिपक्व रूप

सिलेंडर डिएक्टिवेशन 19वीं सदी के अंत के "hit-and-miss" इंजनों से लेकर 1981 के विनाशकारी Cadillac प्रयोग तक, और वहाँ से आज करोड़ों वाहनों में बिना ध्यान आए काम करने वाली प्रणालियों तक फैली परिपक्वता की एक लंबी कहानी की उपज है। इसका मूल तर्क - जिस शक्ति की ज़रूरत नहीं है उसका उत्पादन न करना - एक उत्तम समझदारी है; बाकी सब कुछ संक्रमण को महसूस न होने देने वाली इंजीनियरिंग का विवरण था और आधुनिक इलेक्ट्रॉनिक नियंत्रण ने इस बाधा को काफी हद तक पार कर लिया। वास्तविक बचत परिस्थितियों के अनुसार बदलती है: हाईवे पर उड़ान में उल्लेखनीय, शहर के भीतर विनम्र। विश्वसनीयता की बहस पूरी तरह वैध है, परंतु चरम सीमाओं तक जाए बिना पढ़ी जानी चाहिए: आधिकारिक रिकॉल गंभीर होते हुए भी ठीक कर दिए गए और यह तकनीक आज वाहनों की व्यापक श्रेणी में एक मानक समाधान के रूप में जीवित है।

स्रोत