दो बहुत अलग मशीनें आज सड़क पर अधिकांश कारों को चलाती हैं। एक धातु के सिलिंडर के अंदर तरल ईंधन जलाता है; दूसरा चुंबकों को घुमाने के लिए बिजली का उपयोग करता है। हुड के नीचे क्या होता है, इसे समझने से समझाया जाता है कि ये वाहन अनुभव करने में, ध्वनि में और रखरखाव में कितने अलग हैं।
आंतरिक दहन इंजन कैसे काम करता है
यू.एस. एनर्जी डिपार्टमेंट के अनुसार, एक आंतरिक दहन इंजन (ICE) एक निश्चित सिलिंडर और एक चलायमान पिस्टन से बना होता है। ईंधन सिलिंडर के अंदर जलता है, और विस्तारित गैसें पिस्टन को धकेलती हैं, जो क्रैंकशाफ्ट को घुमाता है और अंततः वाहन के पहियों को चलाता है।
अधिकांश ICE वाहन चार-स्ट्रोक चक्र पर चलते हैं, एनर्जी डिपार्टमेंट समझाता है: सेवन, संपीड़न, दहन/शक्ति, और निकास। सेवन के दौरान, पिस्टन नीचे जाता है क्योंकि एक सेवन वाल्व खुलता है जो हवा और ईंधन को खींचता है। संपीड़न के दौरान, वाल्व बंद हो जाता है और पिस्टन ऊपर जाता है, हवा-ईंधन मिश्रण को निचोड़ता है। शक्ति स्ट्रोक में, संपीड़ित मिश्रण प्रज्वलित होता है — पिस्टन को वापस नीचे धकेलता है — और निकास स्ट्रोक में, पिस्टन फिर से ऊपर जाता है क्योंकि एक दूसरा वाल्व खुलता है ताकि खर्च की गई गैसों को निकाला जाए।
एनर्जी डिपार्टमेंट दो मुख्य इंजन डिज़ाइन को अलग करता है: स्पार्क-इग्निशन गैसोलीन इंजन, जहाँ एक स्पार्क प्लग ईंधन-हवा मिश्रण को प्रज्वलित करता है, और संपीड़न-इग्निशन डीजल इंजन, जहाँ ईंधन गर्म, अत्यधिक संपीड़ित हवा में स्व-प्रज्वलित होता है। ICE प्राकृतिक गैस, प्रोपेन, बायोडीजल या इथेनॉल जैसे वैकल्पिक ईंधनों पर भी चल सकते हैं, और हाइब्रिड या प्लग-इन हाइब्रिड सिस्टम में विद्युत घटकों के साथ जोड़े जा सकते हैं।
विद्युत कार की मोटर कैसे काम करती है
पूर्ण विद्युत वाहन इंजन को एक या अधिक विद्युत ट्रैक्शन मोटरों से बदल देते हैं जो एक पुनर्चार्ज करने योग्य बैटरी पैक द्वारा संचालित होते हैं, यू.एस. सरकार की fueleconomy.gov और एनर्जी डिपार्टमेंट के वैकल्पिक ईंधन डेटा केंद्र (AFDC) के अनुसार। AFDC मुख्य घटकों को सूचीबद्ध करता है: एक ट्रैक्शन बैटरी जो ऊर्जा संग्रहीत करती है, एक चार्ज पोर्ट और ऑनबोर्ड चार्जर जो आने वाली AC बिजली को चार्ज करने के लिए DC में परिवर्तित करते हैं, एक DC/DC कन्वर्टर जो सहायक उपकरण के लिए वोल्टेज को कम करता है, एक पावर इलेक्ट्रॉनिक्स कंट्रोलर जो मोटर की गति और टॉर्क को प्रबंधित करता है, और विद्युत ट्रैक्शन मोटर ही, जो पहियों को चलाता है (अधिकांश डिज़ाइन में एक ट्रांसमिशन के माध्यम से)।
ट्रैक्शन बैटरी द्वारा संचालित, पावर इलेक्ट्रॉनिक्स कंट्रोलर यह प्रबंधित करता है कि कितनी विद्युत ऊर्जा विद्युत ट्रैक्शन मोटर तक पहुंचती है और मोटर की गति और यह जो टॉर्क पैदा करता है उसे नियंत्रित करता है, AFDC के अनुसार। एक अलग थर्मल सिस्टम बैटरी, मोटर और इलेक्ट्रॉनिक्स को उनकी उचित ऑपरेटिंग तापमान सीमा के भीतर रखता है, AFDC नोट करता है।
पुनर्जन्मात्मक ब्रेकिंग: मोटर रिवर्स में काम कर रही है
एक ऐसी सुविधा जिसका पारंपरिक ICE वाहन में कोई समतुल्य नहीं है वह है पुनर्जन्मात्मक ब्रेकिंग। जैसा कि Mazda के उपभोक्ता प्रौद्योगिकी पृष्ठों में वर्णित है, एनर्जी डिपार्टमेंट के अनुमानों का हवाला देते हुए, जब ड्राइवर एक्सेलेरेटर को छोड़ता है, ब्रेक करता है, या पहाड़ी से नीचे तटस्थ करता है, विद्युत मोटर भूमिकाएं उलट देता है: बैटरी की शक्ति का उपयोग करके पहियों को घुमाने के बजाय, घूर्णन पहिए मोटर को घुमाते हैं, जो अब एक जनरेटर के रूप में कार्य करता है और बिजली को बैटरी में वापस भेजता है। एनर्जी डिपार्टमेंट का अनुमान, Mazda द्वारा, यह प्रक्रिया विद्युत वाहनों में संयुक्त शहर और हाईवे ड्राइविंग के दौरान ड्राइविंग ऊर्जा का लगभग 22% वसूल करती है (हाइब्रिड में 5-9% बनाम)। क्योंकि पुनर्जन्मात्मक ब्रेकिंग आपातकाल में आवश्यक रोकने की शक्ति प्रदान नहीं कर सकती, पारंपरिक घर्षण ब्रेक बैकअप के रूप में रहते हैं, Mazda नोट करता है।
दोनों सिस्टम दक्षता में क्यों भिन्न हैं
Fueleconomy.gov कहता है कि विद्युत वाहन ग्रिड से खींची गई 77% से अधिक विद्युत ऊर्जा को पहियों पर शक्ति में परिवर्तित करते हैं, जबकि पारंपरिक गैसोलीन वाहन गैसोलीन में संग्रहीत ऊर्जा के केवल 12% से 30% को पहियों पर शक्ति में परिवर्तित करते हैं — बाकी मुख्य रूप से गर्मी और इंजन घर्षण के रूप में खो जाता है। Fueleconomy.gov यह भी नोट करता है कि EV बैटरी मध्यम जलवायु में 12 से 15 साल तक रह सकती हैं और गंभीर जलवायु में 8 से 12 साल, और एक पूर्ण रिचार्ज में आमतौर पर 3 से 12 घंटे लगते हैं, तेज चार्जिंग के साथ लगभग 30 मिनट में 80% क्षमता तक पहुंचता है।
आंतरिक दहन इंजन बनाम विद्युत मोटर: मुख्य अंतर| सुविधा | आंतरिक दहन इंजन | विद्युत मोटर |
|---|
| ऊर्जा स्रोत | गैसोलीन, डीजल या वैकल्पिक तरल/गैस ईंधन | बैटरी पैक में संग्रहीत बिजली |
|---|
| मुख्य प्रक्रिया | चार-स्ट्रोक दहन चक्र (सेवन, संपीड़न, शक्ति, निकास) | पावर इलेक्ट्रॉनिक्स कंट्रोलर ट्रैक्शन मोटर के लिए बैटरी करंट निर्देशित करता है |
|---|
| ऊर्जा-से-पहिया दक्षता | लगभग 12%-30% (fueleconomy.gov) | 77% से अधिक (fueleconomy.gov) |
|---|
| ईंधन भरना/पुनः चार्ज करना | ईंधन पंप पर मिनट | 3-12 घंटे पूर्ण चार्ज; ~30 मिनट तेज चार्ज से 80% (fueleconomy.gov) |
|---|
| ब्रेकिंग ऊर्जा वसूली | लागू नहीं; ऊर्जा गर्मी के रूप में खो जाती है | पुनर्जन्मात्मक ब्रेकिंग ड्राइविंग ऊर्जा का लगभग 22% वसूल करती है (DOE, Mazda द्वारा) |
|---|
सामान्य शब्दों की व्याख्या
- क्रैंकशाफ्ट: घूर्णन शाफ्ट जो पिस्टन की ऊपर-नीचे गति को घूर्णन गति में परिवर्तित करता है, एनर्जी डिपार्टमेंट के अनुसार।
- ट्रैक्शन बैटरी: पुनर्चार्ज करने योग्य बैटरी पैक जो विद्युत ट्रैक्शन मोटर के लिए ऊर्जा संग्रहीत करता है, AFDC के अनुसार।
- पावर इलेक्ट्रॉनिक्स कंट्रोलर: घटक जो यह प्रबंधित करता है कि बैटरी से विद्युत ऊर्जा कैसे बहती है और मोटर की गति और टॉर्क को नियंत्रित करता है, AFDC के अनुसार।
- पुनर्जन्मात्मक ब्रेकिंग: गति कम करने के दौरान जनरेटर के रूप में विद्युत मोटर का उपयोग करके बैटरी में बिजली वापस भेजना, जैसा कि Mazda द्वारा वर्णित है, एनर्जी डिपार्टमेंट के अनुमानों का हवाला देते हुए।
