ایندھن کے احتراق میں انگنیشن ماڈیول کا کردار

احتراق کے آغاز میں اِجنیشن ماڈیول کا بنیادی کام

کم وولٹیج سگنل سے زیادہ توانائی والے اسپارک تک: اِجنیشن ماڈیول کا توانائی تبدیلی کا عمل

ایک اگنیشن ماڈیول ایک کار کے معیاری 12 وولٹ بجلی کے نظام اور انجن میں ایندھن کو متحرک کرنے کے لیے درکار طاقتور چنگاریوں کے درمیان بنیادی رابطہ کا نقطہ کا کام کرتا ہے۔ یہ ماڈیوللز سالڈ اسٹیٹ الیکٹرانکس پر انحصار کرتے ہیں تاکہ اگنیشن کوائل کی پرائمری وائنڈنگ کے ذریعے بہنے والی کرنٹ کو تبدیل کیا جا سکے۔ جب یہ ہوتا ہے، تو مقناطیسی فیلڈ اچانک منہدم ہو جاتا ہے، جس سے سیکنڈری وائنڈنگ میں 30 ہزار وولٹ سے زائد کا ایک بڑا وولٹیج سپائیک پیدا ہوتا ہے۔ اس پوری ترتیب نے پرانے میکانیکل کانٹیکٹ پوائنٹس کی جگہ کر لی ہے جو وقت کے ساتھ پہننے کی وجہ سے خراب ہو جاتے تھے اور ٹائمنگ کے مسائل پیدا کرتے تھے۔ فائدہ کیا ہے؟ چنگاری کی ٹائمنگ مائیکرو سیکنڈ کی سطح تک مسلسل رہتی ہے۔ زیادہ تر جدید اگنیشن ماڈیولز 100 ہزار سائیکلز سے زائد عرصہ تک قابل اعتماد طریقے سے کام کر سکتے ہیں، قبل اس کے کہ کسی قسم کی پہنن یا کارکردگی کی کمی کے آثار نمودار ہوں۔

ٹائمنگ کی درستگی، وولٹیج کے اضافے کی شرح، اور ڈول کنٹرول شعلہ کرنل کی تشکیل پر براہ راست کیسے اثر انداز ہوتے ہیں

کامیاب شعلہ نواة کی ابتدا درج ذیل تین ایسے اہم پیرا میٹرز پر منحصر ہے جو اِگنیشن ماڈیول کے ذریعے منظم کیے جاتے ہیں:

• وقت کی درستگی (±0.1° کرینک اینگل): جب CNG کے لیے لین آپریشن کی بات آتی ہے تو یہ نہایت اہم ہے، جہاں محدود اِگنیشن ونڈوز—جو گیسولین کے مقابل تقریباً 40% کم ہوتی ہیں—پسٹن کی پوزیشن کے ساتھ بالکل درست ہم آہنگی کی متقاضی ہوتی ہیں
• ولٹیج کی شرحِ اضافہ (>1 kV/µs): سلنڈر کے دباؤ کی لہروں تک 300 psi تک کے باوجود بھی مستقل اسپارک گیپ بریک ڈاؤن کو یقینی بناتا ہے
• ڈیول کنٹرول (1.5–3.5 ms): کوائل کی اشبعت کے وقت کو متحرک انداز میں متعین کرتا ہے تاکہ اسپارک توانائی کی کم از کم 3.0 mJ فراہمی ہو ساتھ ہی حرارتی لوڈ کا بھی انتظام ہو

ای پی اے سرٹیفیڈ گیسیس فیول ٹیسٹنگ کے میدانی اعداد و شمار سے پتہ چلتا ہے کہ ان میں سے کسی بھی پیرا میٹر میں 5% سے زیادہ کی بے قاعدگی لین-برنز، EGR-ڈائلیوٹڈ حالات میں ناکامی کی تعدد کو 17 گنا تک بڑھا دیتی ہے—جس کی وجہ سے مائیکرو پروسیسر مبنی ماڈیولز اب تک λ = 1.6 پر 99.97% احتراق کی استحکام حاصل کرنے میں کامیاب ہو گئے ہیں

پائیدار CNG احتراق کے لیے اِگنیشن توانائی کی ضروریات

کمپریسڈ قدرتی گیس کو معمولی پیٹرول کے مقابلے میں شعلہ دینے کے لیے تقریباً 2 سے 3 گنا زیادہ توانائی کی ضرورت ہونے کی وجہ کئی عوامل سے وابستہ ہے۔ سب سے پہلے تو، CNG پیٹرول کے مقابلے میں بہت سست روی سے جلتی ہے، جس کی لامینر فلیم اسپیڈ تقریباً 0.38 میٹر فی سیکنڈ ہوتی ہے جبکہ پیٹرول کی تقریباً 0.8 میٹر فی سیکنڈ ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، قابلِ احتراق حدود کا معاملہ بھی ہے جو CNG کے لیے 5 فیصد سے 15 فیصد کی اکائی کے درمیان بہت وسیع ہوتی ہے جبکہ پیٹرول کے لیے صرف 1.4 فیصد سے 7.6 فیصد تک ہوتی ہے۔ اس کے علاوہ، جب احتراق والے کمرے کے اندر حالات بہت خشک اور تغیر پذیر ہوں، تو CNG مکمل طور پر بجھ جانے کی زیادہ متحمل ہوتی ہے۔ یہ تمام خصوصیات یہ ظاہر کرتی ہیں کہ چنکیوں کو ابتدائی شعلہ پیدا کرنے اور جلانے کے دوران اسے مستحکم رکھنے کے لیے زیادہ مشقت اور طویل وقت تک کام کرنا پڑتا ہے، خاص طور پر آج کے انجنوں میں جہاں تخفیف کی سطح اکثر بہت زیادہ ہوتی ہے۔

تجرباتی حدود: خشک، زیادہ تخفیف والی حالتوں میں قابلِ اعتماد CNG فلیم کرنل کی ترقی کے لیے 2.5–4.5 mJ
سرکاری جائزہ شدہ مطالعات، بشمول SAE انٹرنیشنل ٹیکنیکل پیپر 2021-01-0556، تصدیق کرتے ہیں کہ پائیدار CNG دہن کو 2.5 سے 4.5 mJ تک کی ترسیل شدہ چنگاری توانائی کی ضرورت ہوتی ہے۔ یہ بلند حد درج ذیل تین باہم منسلک عوامل کی وجہ سے پیدا ہوتی ہے:

• Lean-burn رُکاوٹیں : زائد ہوا مخلوط کی رد عمل کم کرتی ہے، جس سے نیوکلیئس کی نشوونما کے لیے درکار وقت بڑھ جاتا ہے
• مائع کی تخفیف : EGR مائع کے درجہ حرارت اور جذری مشتملات کی کمی کے باعث چنگاری کی توانائی کی مانگ میں 30 تا 40 فیصد اضافہ کرتا ہے
• دباو کی حرکیات : زیادہ کمپریشن تناسب والے انجن چنگاری گیپ کو 300 psi سے زائد دباؤ کے تحت لا کر ڈائی الیکٹرک طاقت کو بڑھا دیتے ہیں اور ابتدائی شعلہ کی منتقلی کو دبا دیتے ہیں

اس تقاضے کو پورا کرنے کے لیے جدید چنگاری ماڈیولز ملٹی اسٹرائیک سیکوئنسنگ اور طویل چنگاری کی مدت (>1.5 ms) استعمال کرتے ہیں، یہ یقینی بناتے ہوئے کہ λ = 1.5 سے اوپر کے ایئر-فیول تناسب میں بھی مضبوط چنگاری حاصل ہو۔

چنگاری کی مدت اور دہن کی استحکام پر اس کے اثرات

گیسی صلاحیتوں میں ابتدائی شعلہ کی نشوونما کو برقرار رکھنے کے لیے بہترین کرنٹ کی مدت (1.2 تا 2.0 ms)

جب تخلیصی قدرتی گیس (سی این جی) جیسے گیسوں کے ساتھ کام کیا جاتا ہے، تو اسپارک کو عام پیٹرول انجن کے مقابلہ میں زیادہ دیر تک چلنا چاہیے تاکہ مناسب لومہ ترقی حاصل کی جا سکے۔ بین الاقوامی جرنل آف انجن ریسرچ کی تحقیق کے مطابق، 1.2 سے 2 ملی سیکنڈ تک کا اسپارک وقت لیے ملے مکس میں زیادہ پتلا مکس اور بہت زیادہ تخفیف کے ساتھ مستحکم چنگاری حاصل کرنے کے لیے بالکل مناسب ہے۔ اضافی وقت سی این جی کے سست جلنے کی خصوصیات پر قابو پانے میں مدد کرتا ہے اور ان چھوٹی شعلوں کو نقصان یا ہوا کی حرکت جیسی چیزوں سے متاثر ہونے سے پہلے بڑھنے کا موقع فراہم کرتا ہے۔ اگر اسپارک کا دورانیہ بہت کم ہو، جیسے 1.2 ملی سیکنڈ سے کم، تو مسائل شروع ہو جاتے ہیں جیسے انجن کی کارکردگی میں عدم اطمینان اور نامکمل جلن۔ یہ صورتحال اور بھی خراب ہو جاتی ہے جب سی این جی فیولنگ کے ساتھ فورسڈ انڈکشن یا ایگزاسٹ گیس ری سرکولیشن سسٹمز موجود ہوں۔

طویل دورانیہ، کوائل کی حرارتی حدود اور ماڈیول کی قابل اعتمادی کے درمیان سمجھوتہ

2.0 ملی سیکنڈ سے زائد تک چنک کی مدت کو بڑھانے سے انجینئرنگ کے لحاظ سے معنی خیز سودا بازی کے مسائل جنم لیتے ہیں:

• کوائل کا حرارتی دباؤ : ہر اضافی 0.5 ملی سیکنڈ کوائل کے زیادہ سے زیادہ درجہ حرارت کو تقریباً 40°C تک بڑھا دیتا ہے، جس سے عایش کے ٹوٹنے اور چنک کے خطرے میں اضافہ ہوتا ہے
• ماڈیول کی خرابی : طویل عرصے تک برقی کارشِ دار کے باعث نیمی نامیات (IGBT یا MOSFET) ڈرائیورز میں خرابی کا عمل تیز ہو جاتا ہے، خاص طور پر جب وہ حرارتی ڈیزائن کی حد کے قریب کام کر رہے ہوں
• چنک کی شدت میں کمی : طویل مدت کی بنا پر وولٹیج گر جاتی ہے، جس سے چنک کی زیادہ سے زیادہ طاقت کم ہو جاتی ہے اور زیادہ دباؤ والے ماحول میں گیپ کو عبور کرنے میں دشواری ہو سکتی ہے

جدید چنک ماڈیول ان خطرات کو کم کرتے ہیں، حقیقی وقت پر حرارتی نگرانی اور موثر رہنے والے الگورتھم کے ذریعہ—لیکن یہ یقینی بناتے ہیں کہ شعلہ برقرار رہے بغیر کسی طویل مدتی قابل اعتماد پن کو نقصان پہنچائے۔

فیک کی بات

چنک ماڈیول کا بنیادی کردار کیا ہے؟

چنک ماڈیول کار کے برقی نظام کو انجن میں ایندھن کو جلانے کے لیے درکار طاقتور چنک سے منسلک کرتا ہے، جو کم وولٹیج سگنلز کو زوردار چنک میں تبدیل کرتا ہے۔

سی این جی کو پیٹرول کے مقابلے میں زیادہ دہشت انرژی کیوں درکار ہوتی ہے؟

سی این جی کو آہستہ جلنے کی شرح، وسیع قابل اشتعال حد اور لین اور بے ترتیب حالات کے تحت بجھنے کے امکان کی وجہ سے زیادہ انرژی کی ضرورت ہوتی ہے۔

سی این جی احتراق کے لیے چنگاری کی مدت کیوں اہم ہے؟

لمبی چنگاری کی مدت سی این جی کے لیے مستحکم دہشت یقینی بناتی ہے جو اس کی آہستہ جلنے والی خصوصیات کو مدِنظر رکھتی ہے اور خاص طور پر پتلا مخلوط کے لیے ابتدائی لونڈا تشکیل کی حمایت کرتی ہے۔