تصویر
"تھرمل کارکردگی" ایک ایسا مسئلہ ہے جس پر ایندھن والی گاڑیوں میں ہمیشہ بحث کی جاتی ہے۔ اگر آپ اعلی کارکردگی چاہتے ہیں، تو آپ کو اعلی کارکردگی کی ضرورت ہے، اور اگر آپ کم ایندھن کی کھپت چاہتے ہیں، تو آپ کو اعلی کارکردگی کی بھی ضرورت ہے۔ لیکن اندرونی دہن کے انجن کی تھرمل کارکردگی کس حد تک اعلیٰ معیار تک پہنچ سکتی ہے؟
بڑے پیمانے پر تیار کردہ انجنوں کے لیے اعلیٰ ترین معیار 45% سے زیادہ نہیں ہے۔ اس وقت، BYD کے 1.5L NA Atkinson سائیکل کا اعلیٰ ترین معیار 43.02% ہے۔ زیادہ تر انجنوں کے معیارات تقریباً 35% ہیں۔ ڈیزل انجنوں کی تھرمل کارکردگی 35% سے 45% کی حد میں ہے، جو بہت زیادہ نہیں ہے۔
کیا انجن کی تھرمل کارکردگی کو نمایاں طور پر بڑھانے کا کوئی طریقہ ہے؟ اگر اسے موجودہ سطح سے نصف یا اس سے بھی دوگنا کیا جا سکتا ہے، تو ایندھن والی گاڑیوں کا مستقبل کیسا ہو گا؟
تصویر
اندرونی دہن کے انجنوں کی تھرمل کارکردگی زیادہ نہیں ہو سکتی، جو کہ ایک بہت ہی بے بس حقیقت ہے۔ الٹرا ہائی تھرمل ایفیشنسی انجن ابھی بھی لیبارٹری میں پڑے ہوئے ہیں صرف 50% سے زیادہ، اور وہ جو مواد استعمال کرتے ہیں وہ "سیرامک کمپوزٹ میٹریل" ہیں۔ یہاں نام نہاد سیرامکس کو جلانے کے لیے استعمال کیا جاتا ہے بوتلیں اور جار بنانے کے لیے سیرامکس کا تصور مختلف ہے۔ یہ ایک اعلیٰ معیاری نانوکومپوزائٹ مواد ہے، اور مینوفیکچرنگ لاگت بہت زیادہ ہے۔
اور یہاں تک کہ اس سیرامک انجن کی تھرمل کارکردگی صرف 50 فیصد ہے۔ اندرونی دہن کے انجنوں کی تھرمل کارکردگی کو کیا محدود کرتا ہے؟ ! نیچے دی گئی تصویر کا حوالہ دیں۔
تصویر
انلیٹ اور ایگزاسٹ نقصانات، پہننے کے نقصانات، ٹھنڈک کے نقصانات، اور دہن کی مناسبیت کے نقصانات، ان نقصانات میں سب سے زیادہ مبالغہ آرائی "کولنگ نقصان" ہے۔ نام نہاد اندرونی دہن انجن یا بیرونی دہن انجن "ہیٹ انجن" ہیں جو ایندھن جلانے سے پیدا ہونے والی حرارت کی توانائی پر انحصار کرتے ہیں۔ ، اور پھر ایک پیچیدہ مکینیکل ڈھانچے کے ذریعے مکینیکل توانائی، یعنی طاقت میں تبدیل ہو جاتی ہے۔
تھرموڈینامکس کا دوسرا قانون کہتا ہے کہ حرارت کی توانائی زیادہ درجہ حرارت والی اشیاء سے کم درجہ حرارت والی اشیاء میں منتقل ہو جائے گی۔ ایندھن کے دہن کے شعلے کا درجہ حرارت بہت زیادہ ہے۔ پٹرول 1200 ڈگری تک پہنچ سکتا ہے اور ڈیزل 1800 ڈگری تک پہنچ سکتا ہے۔ یہ دیکھا جا سکتا ہے کہ پیدا ہونے والی حرارت کی توانائی کتنی مبالغہ آمیز ہے۔ اور انجن کے جسم کا درجہ حرارت یہ شعلے کے درجہ حرارت سے کہیں کم ہے، لیکن انجن کے مواد کی بھی ایک حد ہوتی ہے۔ اگر یہ حد سے بڑھ جائے تو یہ پگھل جائے گا۔ لہذا، مواد گرمی کی توانائی کی ایک بڑی مقدار کو جذب کرے گا، لیکن یہ صرف گرمی کی توانائی کو جذب نہیں کر سکتا، لہذا ایک کولنگ سسٹم کی ضرورت ہے.
تصویر
کولنگ سسٹم کو دو حصوں میں تقسیم کیا گیا ہے۔ ایک بیرونی الیکٹرانک پنکھا اور ہوا کا بہاؤ ہے جو جسم کی حرارت کی توانائی کو باہر سے جذب کرکے اسے ٹھنڈا کرتا ہے۔ دوسرا اندرونی اینٹی فریز کولنٹ ہے جو دہن سے پیدا ہونے والی حرارت کی توانائی کو جذب کرتا ہے اور اسے اندر سے ٹھنڈا کرتا ہے۔ صرف اس طرح انجن کے مواد کو پگھلنے سے روکا جا سکتا ہے۔ نقصان، لیکن اس سے گرمی کی توانائی کی ایک بڑی مقدار (جذب) بھی ختم ہو جائے گی، اور وہ حصہ جو بجلی میں تبدیل ہو سکتا ہے بہت کم ہو جائے گا۔
تصویر
لہذا اگر آپ انجن کی تھرمل کارکردگی کو بہتر بنانا چاہتے ہیں، تو بنیادی چیز کولنگ کے نقصان کو کم کرنا ہے۔ اسے کم کرنے کا طریقہ یہ ہے کہ انجن کے مواد کی حرارت کی مزاحمت کی حد کو بڑھایا جائے۔ فی الحال، ایسا لگتا ہے کہ اعلیٰ معیاری مواد جو منتخب کیا جا سکتا ہے وہ انتہائی محدود ہے۔ نینو سیرامک مرکب مواد پر غور کیا جا سکتا ہے، لیکن اس مواد کے ساتھ انجن بنانے کی لاگت مضحکہ خیز ہوگی۔
نتیجے کے طور پر، اندرونی دہن انجن ایک لامحدود سائیکل میں داخل ہو گیا ہے. اعلی کارکردگی والے اندرونی دہن کے انجنوں کی مینوفیکچرنگ لاگت بہت زیادہ ہے، اور مقبولیت کا کوئی امکان نہیں ہے۔ عام مواد سے بنے اندرونی دہن کے انجنوں کی تھرمل کارکردگی زیادہ نہیں ہو سکتی، اور بجلی اور ایندھن کے استعمال کی حدیں بہت کم ہیں۔
تصویر
اندرونی دہن کے انجنوں کی تھرمل کارکردگی کو بہتر بنانے کی توقع کرنا غیر حقیقی ہے جب تک کہ مادی سائنس میں کوئی پیش رفت نہ ہو، لیکن کوئی پیش رفت نہیں ہو گی۔ لہذا، ہم موجودہ مواد کے دائرہ کار میں اعلی کارکردگی والے انجن بنانے کے لیے صرف دوسری ٹیکنالوجیز استعمال کر سکتے ہیں۔ اعلی کارکردگی حاصل کرنے کی سمت "تیل نہ جلانا" ہے!
جیسے الیکٹرک موٹرز۔
پاور بیٹری پیک کے ذریعے موٹر کو سمیٹتے ہوئے برقی کرنٹ کا ان پٹ ایک برقی مقناطیسی فیلڈ بناتا ہے، جو مستقل مقناطیس کے مقناطیسی قطبوں یا کنڈلی کے دوسرے سیٹ کے مقناطیسی قطبوں کو "باہمی طور پر پیچھے ہٹانے" کے ذریعے روٹر کو چلا سکتا ہے۔ ڈھانچہ بہت آسان ہو سکتا ہے، لیکن اہم نکتہ مکینیکل توانائی کو تبدیل کرنے کا اصول ہے۔ تھرمل انرجی کے بجائے میگنیٹک فیلڈ سے کولنگ لاسز کا مسئلہ حل ہو جاتا ہے۔ الیکٹرانک ڈھانچہ بہت آسان ہے، اور مکینیکل مزاحمت کا نقصان بھی انتہائی کم ہے۔
تصویر
لہذا، موٹر کی "تھرمل کارکردگی" کی حد بہت بڑھا چڑھا کر پیش کی جا سکتی ہے، اور انتہائی اعلیٰ معیاری مستقل مقناطیس ہم وقت ساز موٹر 97.5 فیصد تک پہنچ سکتی ہے! یہ اندرونی دہن کے انجنوں کی پہنچ سے باہر کی اونچائی ہے۔ تیز رفتار رینج میں غیر مطابقت پذیر AC موٹرز کے نقصانات کم ہوتے ہیں۔ اگر مماثلت اور اختلافات کو ایک ساتھ استعمال کیا جائے تو الیکٹرک ڈرائیو سسٹم کی کارکردگی بہت مثالی ہوگی۔
تصویر
اعلی کارکردگی، اعلی کارکردگی، اور کم توانائی کی کھپت والے انجن عام مواد کا استعمال کرتے ہوئے بنائے جا سکتے ہیں۔ ایسا لگتا ہے کہ اب اندرونی دہن کے انجنوں کا مطالعہ کرنے کی کوئی وجہ نہیں ہے۔ اب جس چیز کو توڑنے کی ضرورت ہے وہ ہے پاور بیٹریوں کی مینوفیکچرنگ لاگت۔ جب تک زیادہ کثافت اور کم لاگت والی بیٹریاں بنائی جا سکتی ہیں، پاور بیٹریاں اور برقی گاڑیاں براہ راست ایندھن والی گاڑیوں کی جگہ لے سکتی ہیں۔
اس سے پہلے، صرف پلگ ان ہائبرڈ ٹیکنالوجی اور توسیعی رینج ٹیکنالوجی کا استعمال ضروری تھا تاکہ گاڑی میں اندرونی دہن کے انجن کو "جنریٹر" کا کردار ادا کرنے کی اجازت دی جا سکے۔ یہ مشین کم رفتار سے چلے گی اور ہائی ایفینسی موٹر کی عام ڈرائیونگ کی ضروریات کو پورا کرنے کے لیے تھوڑی مقدار میں برقی توانائی کو تبدیل کرے گی۔ کاروں کے لیے، یہ موڈ ڈرائیو سسٹم کی تھرمل کارکردگی کو انتہائی اعلیٰ معیار تک پہنچانے کے مترادف ہے، لہٰذا اب اندرونی کمبشن انجن کے بارے میں فکر کرنے کی ضرورت نہیں ہے۔
