Lean-burn
लीन-बर्न एक आंतरिक दहन इंजन में हवा की अधिकता के साथ ईंधन के जलने को संदर्भित करता है। दुबले-जले इंजनों में वायु-ईंधन का अनुपात 65:1 (द्रव्यमान के हिसाब से) जितना कम हो सकता है। इसके विपरीत, गैसोलीन को स्टोइकिओमेट्रिक रूप से जलाने के लिए आवश्यक वायु/ईंधन अनुपात 14.64:1 है। दुबले-जले इंजन में हवा की अधिकता बहुत कम हाइड्रोकार्बन का उत्सर्जन करती है। उच्च वायु-ईंधन अनुपात का उपयोग अन्य इंजन शक्ति प्रबंधन प्रणालियों जैसे थ्रॉटलिंग नुकसान के कारण होने वाले नुकसान को कम करने के लिए भी किया जा सकता है। सिद्धांत एक लीन बर्न मोड थ्रॉटलिंग नुकसान को कम करने का एक तरीका है। एक विशिष्ट वाहन में एक इंजन का आकार त्वरण के लिए वांछित शक्ति प्रदान करने के लिए होता है, लेकिन सामान्य स्थिर गति संचालन में उस बिंदु से नीचे अच्छी तरह से काम करना चाहिए। आम तौर पर, थ्रॉटल को आंशिक रूप से बंद करके बिजली काट दी जाती है। हालांकि, थ्रॉटल के माध्यम से हवा को पंप करने में किए गए अतिरिक्त काम से दक्षता कम हो जाती है। यदि ईंधन/वायु अनुपात कम हो जाता है, तो थ्रॉटल को पूरी तरह से खोलने के करीब कम शक्ति प्राप्त की जा सकती है, और सामान्य ड्राइविंग के दौरान दक्षता (इंजन की अधिकतम टोक़ क्षमता से कम) अधिक हो सकती है। लीन-बर्निंग के लिए डिज़ाइन किए गए इंजन उच्च संपीड़न अनुपात को नियोजित कर सकते हैं और इस प्रकार पारंपरिक गैसोलीन इंजनों की तुलना में बेहतर प्रदर्शन, कुशल ईंधन उपयोग और कम निकास हाइड्रोकार्बन उत्सर्जन प्रदान करते हैं। बहुत उच्च वायु-ईंधन अनुपात के साथ अति दुबला मिश्रण केवल प्रत्यक्ष इंजेक्शन इंजनों द्वारा प्राप्त किया जा सकता है। लीन-बर्निंग की मुख्य कमी यह है कि एन. ओ. एक्स. उत्सर्जन को कम करने के लिए एक जटिल उत्प्रेरक परिवर्तक प्रणाली की आवश्यकता होती है। लीन-बर्न इंजन आधुनिक 3-तरफा उत्प्रेरक कनवर्टर के साथ अच्छी तरह से काम नहीं करते हैं-जिसके लिए निकास बंदरगाह पर प्रदूषक संतुलन की आवश्यकता होती है ताकि वे ऑक्सीकरण और कमी प्रतिक्रियाएं कर सकें-इसलिए अधिकांश आधुनिक इंजन स्टोइकिओमेट्रिक बिंदु पर या उसके पास क्रूज और कोस्टडाउन करते हैं। क्रिसलर इलेक्ट्रॉनिक लीन-बर्न 1976 से 1989 तक, क्रिसलर ने कई वाहनों को अपने इलेक्ट्रॉनिक लीन-बर्न (ईएलबी) सिस्टम से लैस किया, जिसमें एक स्पार्क कंट्रोल कंप्यूटर और विभिन्न सेंसर और ट्रांसड्यूसर शामिल थे। कंप्यूटर ने कई गुना वैक्यूम, इंजन की गति, इंजन के तापमान, समय के साथ थ्रॉटल की स्थिति और आने वाले हवा के तापमान के आधार पर स्पार्क समय को समायोजित किया। ई. एल. बी. से लैस इंजनों ने पारंपरिक निर्वात और केंद्रापसारक समय अग्रिम तंत्र के बिना निश्चित-समय वितरकों का उपयोग किया। ईएलबी कंप्यूटर भी सीधे इग्निशन कॉइल को चलाता है, जिससे एक अलग इग्निशन मॉड्यूल की आवश्यकता समाप्त हो जाती है। ई. एल. बी. का उत्पादन ओपन-लूप और क्लोज्ड-लूप दोनों प्रकारों में किया गया था; ओपन-लूप प्रणालियों ने 1976 और 1977 के अमेरिकी संघीय उत्सर्जन नियमों और 1980 के माध्यम से कनाडाई उत्सर्जन नियमों को पारित करने के लिए सुसज्जित कई वाहन रूपों के लिए पर्याप्त साफ निकास का उत्पादन किया, बिना उत्प्रेरक कनवर्टर के। ईएलबी के बंद-लूप संस्करण में एक ऑक्सीजन संवेदक और एक प्रतिक्रिया कार्बोरेटर का उपयोग किया गया था, और 1981 में शुरू होने वाले उत्सर्जन नियमों के रूप में उत्पादन में चरणबद्ध किया गया था, लेकिन ओपन-लूप ईएलबी का उपयोग 1990 के अंत में मैक्सिकन क्रिसलर स्पिरिट जैसे वाहनों पर शिथिल उत्सर्जन नियमों वाले बाजारों में किया गया था। ईएलबी के साथ शुरू की गई स्पार्क नियंत्रण और इंजन पैरामीटर संवेदन और पारगमन रणनीतियाँ थ्रॉटल-बॉडी ईंधन इंजेक्शन से लैस क्रिसलर वाहनों पर 1995 तक उपयोग में रहीं। हेवी-ड्यूटी गैस इंजन लीन-बर्न अवधारणाओं का उपयोग अक्सर हेवी-ड्यूटी प्राकृतिक गैस, बायोगैस और तरलीकृत पेट्रोलियम गैस (एल. पी. जी.) ईंधन वाले इंजनों के डिजाइन के लिए किया जाता है। ये इंजन या तो पूर्णकालिक दुबले-जले हो सकते हैं, जहां इंजन भार और इंजन की गति की परवाह किए बिना एक कमजोर वायु-ईंधन मिश्रण के साथ चलता है, या अंशकालिक दुबले-जले (जिसे "दुबले मिश्रण" या "मिश्रित दुबले" के रूप में भी जाना जाता है), जहां इंजन केवल कम भार के दौरान और उच्च इंजन गति पर दुबला चलता है, अन्य मामलों में एक स्टोइकोमेट्रिक वायु-ईंधन मिश्रण में वापस आ जाता है। हेवी-ड्यूटी लीन-बर्न गैस इंजन दहन कक्षों में पूर्ण दहन के लिए सैद्धांतिक रूप से जितनी हवा की आवश्यकता होती है, उससे दोगुनी हवा लेते हैं। अत्यंत कमजोर वायु-ईंधन मिश्रण कम दहन तापमान की ओर ले जाते हैं और इसलिए एन. ओ. एक्स. का गठन कम होता है। जबकि दुबले-जले गैस इंजन उच्च सैद्धांतिक तापीय दक्षता प्रदान करते हैं, कुछ स्थितियों में क्षणिक प्रतिक्रिया और प्रदर्शन से समझौता किया जा सकता है। हालांकि, उत्तरी अमेरिकी रिपावर जैसी कंपनियों द्वारा ईंधन नियंत्रण और बंद लूप प्रौद्योगिकी में प्रगति ने वाणिज्यिक वाहन बेड़े में उपयोग के लिए आधुनिक सीएआरबी प्रमाणित लीन बर्न हैवी ड्यूटी इंजनों का उत्पादन किया है। लीन-बर्न गैस इंजन लगभग हमेशा टर्बोचार्ज्ड होते हैं, जिसके परिणामस्वरूप उच्च दहन तापमान के कारण स्टोइकिओमेट्रिक इंजनों के साथ उच्च शक्ति और टॉर्क के आंकड़े प्राप्त नहीं किए जा सकते हैं। भारी शुल्क वाले गैस इंजन सिलेंडर के सिर में पूर्व-दहन कक्षों को नियोजित कर सकते हैं। एक दुबली गैस और हवा के मिश्रण को पहले मुख्य कक्ष में पिस्टन द्वारा अत्यधिक संपीड़ित किया जाता है। एक बहुत समृद्ध, हालांकि बहुत कम मात्रा में गैस/वायु मिश्रण को पूर्व-दहन कक्ष में पेश किया जाता है और चिंगारी प्लग द्वारा प्रज्वलित किया जाता है। ज्वाला का अग्र भाग सिलेंडर में दुबली गैस हवा के मिश्रण में फैलता है। यह दो चरण दुबला-जला दहन कम एन. ओ. एक्स. उत्पन्न करता है और कोई कण उत्सर्जन नहीं करता है। ऊष्मीय दक्षता बेहतर होती है क्योंकि उच्च संपीड़न अनुपात प्राप्त किए जाते हैं। हैवी-ड्यूटी लीन-बर्न गैस इंजनों के निर्माताओं में एम. टी. यू., कमिंस, कैटरपिलर, एम. डब्ल्यू. एम., जी. ई. जेनबैकर, एम. ए. एन. डीजल एंड टर्बो, वर्टसिला, मित्सुबिशी हैवी इंडस्ट्रीज, ड्रेसर-रैंड गुस्कोर, वौकेशा इंजन और रोल्स-रॉयस होल्डिंग्स शामिल हैं। होंडा लीन-बर्न सिस्टम वर्तमान में उत्पादन में ऑटोमोबाइल में उपलब्ध नवीनतम लीन-बर्न तकनीकों में से एक ईंधन इंजेक्शन के बहुत सटीक नियंत्रण का उपयोग करती है, दहन कक्ष में बनाया गया एक मजबूत वायु-ईंधन चक्कर, एक नया रैखिक वायु-ईंधन संवेदक (एलएएफ प्रकार ओ 2 संवेदक) और एक लीन-बर्न एनओएक्स उत्प्रेरक जो परिणामी एनओएक्स उत्सर्जन को और कम करता है जो "लीन-बर्न" स्थितियों में बढ़ता है और एनओएक्स उत्सर्जन आवश्यकताओं को पूरा करता है। लीन-बर्न दहन के लिए इस स्तरीकृत-चार्ज दृष्टिकोण का मतलब है कि पूरे सिलेंडर में वायु-ईंधन अनुपात बराबर नहीं है। इसके बजाय, ईंधन इंजेक्शन और अंतर्ग्रहण प्रवाह गतिशीलता पर सटीक नियंत्रण स्पार्क प्लग टिप (समृद्ध) के करीब ईंधन की अधिक सांद्रता की अनुमति देता है, जो पूर्ण दहन के लिए सफल इग्निशन और लौ प्रसार के लिए आवश्यक है। शेष सिलेंडरों का अंतर्ग्रहण शुल्क समग्र औसत वायु के साथ उत्तरोत्तर कम होता जाता हैः ईंधन अनुपात 22:1 तक की कम जलने वाली श्रेणी में आता है। पुराने होंडा इंजन जो लीन-बर्न का उपयोग करते थे (सभी ने नहीं किया) ने इसे एक समानांतर ईंधन और सेवन प्रणाली के साथ पूरा किया जो एक पूर्व-कक्ष को प्रारंभिक दहन के लिए "आदर्श" अनुपात प्रदान करता था। इस जलते हुए मिश्रण को फिर मुख्य कक्ष में खोला गया जहां एक बहुत बड़ा और दुबला मिश्रण फिर पर्याप्त शक्ति प्रदान करने के लिए प्रज्वलित किया गया। जिस समय यह डिजाइन उत्पादन में था, उस समय इस प्रणाली (सीवीसीसी, यौगिक भंवर नियंत्रित दहन) ने मुख्य रूप से उत्प्रेरक परिवर्तक की आवश्यकता के बिना कम उत्सर्जन की अनुमति दी थी। ये कार्बोरेटेड इंजन थे और अवधारणा की एम. पी. जी. क्षमताओं की सापेक्ष "अस्पष्ट" प्रकृति इतनी सीमित थी कि अब एम. पी. आई. (मल्टी-पोर्ट फ्यूल इंजेक्शन) के तहत उच्च एम. पी. जी. की भी अनुमति है। नया होंडा स्तरीकृत चार्ज (लीन-बर्न इंजन) वायु-ईंधन अनुपात पर 22:1 तक काम करता है। इंजन में खींचे जाने वाले ईंधन की मात्रा एक विशिष्ट गैसोलीन इंजन की तुलना में बहुत कम होती है, जो C8H18 के पेट्रोकेमिकल उद्योगों के स्वीकृत मानक के लिए गैसोलीन का औसत लेते समय पूर्ण दहन के लिए रासायनिक स्टोइकियोमेट्रिक आदर्श 14.7:1 पर काम करता है। भौतिकी की सीमाओं की आवश्यकता के अनुसार यह दुबला-जलने की क्षमता, और वर्तमान गैसोलीन इंजन पर लागू होने वाले दहन का रसायन प्रकाश भार और कम आर. पी. एम. स्थितियों तक सीमित होना चाहिए। एक "शीर्ष" गति कट-ऑफ बिंदु की आवश्यकता होती है क्योंकि कम गैसोलीन ईंधन मिश्रण धीमी गति से जलते हैं और बिजली उत्पन्न करने के लिए निकास वाल्व के खुलने तक दहन "पूर्ण" होना चाहिए। अनुप्रयोग 1992-95 सिविक वीएक्स 1996-2005 सिविक एचएक्स 2002-05 सिविक हाइब्रिड 2000-06 इनसाइट मैनुअल ट्रांसमिशन और जापानी स्पेक सी. वी. टी केवल टोयोटा लीन-बर्न इंजन 1984 में, टोयोटा ने 4ए-ई. एल. यू. इंजन जारी किया। यह दुनिया का पहला इंजन था जिसमें दुबला मिश्रण संवेदक के साथ दुबला-जला दहन नियंत्रण प्रणाली का उपयोग किया गया था, जिसे टोयोटा द्वारा "टीटीसी-एल" (टोयोटा टोटल क्लीन-लीन-बर्न) कहा जाता है। टोयोटा ने पहले के लीन बर्न सिस्टम को "टर्बुलेन्स जनरेटिंग पॉट" (टी. जी. पी.) के रूप में भी संदर्भित किया। TTC-L का उपयोग जापान में टोयोटा कैरिना T150 पर किया गया था, जो पहले उपयोग किए गए TTC-V (वोर्टेक्स) निकास गैस पुनर्चक्रण दृष्टिकोण, टोयोटा कोरोला E80 और टोयोटा स्प्रिंटर की जगह ले रहा था। सैद्धांतिक वायु-ईंधन अनुपात की तुलना में वायु-ईंधन अनुपात का पता लगाने के लिए निकास प्रणाली में दुबला मिश्रण संवेदक प्रदान किया गया था। फिर कम वायु-ईंधन अनुपात प्रतिक्रिया प्राप्त करने के लिए इस पहचान संकेत का उपयोग करके एक कंप्यूटर द्वारा ईंधन इंजेक्शन की मात्रा को सटीक रूप से नियंत्रित किया गया था। इष्टतम दहन के लिए, निम्नलिखित वस्तुओं को लागू किया गया थाः प्रोग्राम स्वतंत्र इंजेक्शन जो अलग-अलग सिलेंडरों के लिए इंजेक्शन की मात्रा और समय को सटीक रूप से बदल देता है, दुबले मिश्रणों के साथ इग्निशन प्रदर्शन में सुधार के लिए प्लैटिनम प्लग, और उच्च प्रदर्शन वाले इग्निटर। 1587 सीसी 4ए-एफई और 1762 सीसी 7ए-एफई 4-सिलेंडर इंजनों के दुबले-जले संस्करणों में प्रति सिलेंडर 2 इनलेट और 2 निकास वाल्व होते हैं। टोयोटा लीन-बर्न ऑपरेशन के दौरान हर दूसरे इनलेट धावक में प्रवाह को प्रतिबंधित करने के लिए तितलियों के एक समूह का उपयोग करता है। यह दहन कक्ष में बड़ी मात्रा में चक्कर लगाता है। इंजेक्शन को पारंपरिक रूप से कई गुना सेवन करने के बजाय सिर में लगाया जाता है। संपीड़न अनुपात 9.5:1। 1998 सीसी 3एस-एफएसई इंजन एक प्रत्यक्ष इंजेक्शन पेट्रोल लीन-बर्न इंजन है। संपीड़न अनुपात 10:1। अनुप्रयोग निसान लीन-बर्न इंजन निसान क्यू. जी. इंजन एक लीन-बर्न एल्यूमीनियम डी. ओ. एच. सी. 4-वाल्व डिज़ाइन हैं जो परिवर्तनीय वाल्व समय और वैकल्पिक एन. ई. ओ. डी. डायरेक्ट इंजेक्शन के साथ हैं। 1497 सीसी क्यूजी15डीई का संपीड़न अनुपात 9.9:1 और 1769 सीसी क्यूजी18डीई 9.5:1 है। अनुप्रयोग मित्सुबिशी वर्टिकल वोर्टेक्स (एम. वी. वी.) 1991 में, मित्सुबिशी ने एम. वी. वी. (मित्सुबिशी वर्टिकल वोर्टेक्स) लीन-बर्न सिस्टम का विकास और उत्पादन शुरू किया, जिसका उपयोग पहली बार मित्सुबिशी के 1.5 एल 4जी15 स्ट्रेट-4 सिंगल-ओवरहेड-कैम 1,468-सीसी इंजन में किया गया था। ऊर्ध्वाधर भंवर इंजन की निष्क्रिय गति 600 आर. पी. एम. और संपीड़न अनुपात 9.4:1 है, जबकि संबंधित आंकड़े 700 आर. पी. एम. और पारंपरिक संस्करण के लिए 9.2:1 हैं। लीन-बर्न एम. वी. वी. इंजन 25:1 के उच्च वायु-ईंधन अनुपात के साथ पूर्ण दहन प्राप्त कर सकता है, यह बेंच परीक्षणों में ईंधन अर्थव्यवस्था (जापानी 10-मोड शहरी चक्र पर) में एक समान विस्थापन के अपने पारंपरिक एम. पी. आई. पावरप्लांट की तुलना में एक 10-20% लाभ का दावा करता है, जिसका अर्थ है कम कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन। मित्सुबिशी के एम. वी. वी. प्रणाली का दिल रैखिक वायु-ईंधन अनुपात निकास गैस ऑक्सीजन संवेदक है। मानक ऑक्सीजन संवेदक की तुलना में, जो अनिवार्य रूप से एकल वायु/ईंधन अनुपात में सेट किए गए चालू स्विच हैं, दुबला ऑक्सीजन संवेदक लगभग 15:1 से 26:1 तक हवा/ईंधन अनुपात को कवर करने वाला एक माप उपकरण है। दुबले मिश्रणों के अन्यथा धीमे दहन को तेज करने के लिए, एम. वी. वी. इंजन प्रति सिलेंडर दो अंतर्ग्रहण वाल्व और एक निकास वाल्व का उपयोग करता है। अलग विशेष आकार (जुड़वां अंतर्ग्रहण बंदरगाह डिजाइन) अंतर्ग्रहण बंदरगाह एक ही आकार के होते हैं, लेकिन केवल एक बंदरगाह एक इंजेक्टर से ईंधन प्राप्त करता है। यह अंतर्ग्रहण आघात के दौरान दहन कक्ष के भीतर समान आकार, शक्ति और घूर्णन गति के दो ऊर्ध्वाधर भंवर बनाता हैः हवा का एक भंवर, दूसरा हवा/ईंधन मिश्रण का। अधिकांश संपीड़न आघात के दौरान दोनों भंवर भी स्वतंत्र परत बने रहते हैं। संपीड़न आघात के अंत के पास, परतें एक समान मिनट की अशांति में गिर जाती हैं, जो प्रभावी रूप से दुबली-जलन विशेषताओं को बढ़ावा देती हैं। इससे भी महत्वपूर्ण बात यह है कि अलग-अलग परतों के टूटने के प्रारंभिक चरणों में प्रज्वलन होता है, जबकि प्रत्येक परत की पर्याप्त मात्रा अभी भी मौजूद है। चूँकि स्पार्क प्लग वायु/ईंधन मिश्रण से युक्त भंवर के करीब स्थित होता है, इसलिए पेंट्रूफ-डिज़ाइन दहन कक्ष के एक क्षेत्र में इग्निशन उत्पन्न होता है जहाँ ईंधन घनत्व अधिक होता है। ज्वाला फिर दहन कक्ष के माध्यम से छोटी अशांति के माध्यम से फैलती है। यह सामान्य इग्निशन-ऊर्जा स्तरों पर भी स्थिर दहन प्रदान करता है, जिससे दुबलापन का एहसास होता है। इंजन कंप्यूटर सभी इंजन-संचालन स्थितियों के लिए इष्टतम वायु ईंधन अनुपात को संग्रहीत करता है-दुबला (सामान्य संचालन के लिए) से लेकर सबसे अमीर (भारी त्वरण के लिए) और बीच के सभी बिंदुओं तक। पूर्ण दूरी के ऑक्सीजन संवेदक (पहली बार उपयोग किए गए) आवश्यक जानकारी प्रदान करते हैं जो कंप्यूटर को ईंधन वितरण को ठीक से विनियमित करने की अनुमति देता है। डीजल इंजन सभी डीजल इंजनों को कुल आयतन के संबंध में दुबला-जलता माना जा सकता है, हालांकि दहन से पहले ईंधन और हवा अच्छी तरह से मिश्रित नहीं होते हैं। अधिकांश दहन ईंधन की छोटी बूंदों के आसपास समृद्ध क्षेत्रों में होता है। स्थानीय रूप से समृद्ध दहन कण पदार्थ (पीएम) उत्सर्जन का एक स्रोत है। यह भी देखें इंजन दस्तक हाइड्रोजन ईंधन वृद्धि फुटनोट्स उद्धरण संदर्भ "पी. ई. आर. ई., ई. पी. ए., परिवहन और वायु गुणवत्ता कार्यालय में उन्नत प्रौद्योगिकी वाहन मॉडलिंग" इंजन प्रौद्योगिकी