25 Function of Spark Ignition Engine

Automotive Mechanic Diesel: Diesel Engine Overview (Exercise 1.7.43) 🚗💨

આ લેસનમાં આપણે Spark Ignition Engine ના ફંક્શન અને તેના પ્રકારો વિશે વિગતવાર શીખીશું.

🎯 Objectives (ઉદ્દેશ્યો):

આ લેસનના અંતે તમે આ બાબતો શીખી શકશો:

  • Two-stroke spark ignition engine ના ફંક્શનનું વર્ણન કરવું.
  • Four-stroke spark ignition engine ના ફંક્શનનું વર્ણન કરવું.
  • Four-stroke અને Two-stroke engine વચ્ચેનો તફાવત સમજવો.
  • OTTO cycle વિશે સમજાવવું.
  • Diesel cycle વિશે સમજાવવું.

2 stroke SI engine

⚙️ Two-stroke spark ignition engine

Two-stroke engine માં પાવર ઉત્પન્ન કરવા માટે નીચે મુજબના ઓપરેશન્સ સિક્વન્સમાં થાય છે:

1️⃣ First stroke (Suction and compression)

જેમ પિસ્ટન BDC (Bottom Dead Centre) થી ઉપરની તરફ જાય છે (Fig 1), તે inlet port (1), exhaust port (3) અને transfer port (2) ને બંધ કરે છે.

spark spark engine

  • પિસ્ટનની ઉપરની તરફની ગતિ (upward movement) સિલિન્ડરમાં રહેલા મિશ્રણને compress કરે છે અને inlet port (1) ને ખોલે છે.
  • પિસ્ટનની ઉપરની તરફની ગતિથી પિસ્ટનની નીચે crank-case માં partial vacuum (આંશિક શૂન્યાવકાશ) સર્જાય છે, અને inlet port (1) દ્વારા air/fuel mixture ને crank-case માં ખેંચવામાં આવે છે.
  • Upward stroke દરમિયાન exhaust અને transfer ports બંધ રહે છે અને જે ચાર્જ (મિશ્રણ) અગાઉના સ્ટ્રોક દરમિયાન પિસ્ટનની ઉપર પહોંચ્યો હતો તે compress થાય છે.

આ સ્ટ્રોકના અંતે, મિશ્રણને electric spark (4) દ્વારા સળગાવવામાં આવે છે. આનાથી pressure (દબાણ) વધે છે. 🔥

2️⃣ Second stroke (power and exhaust)

spark stroke spark stroke1

પિસ્ટન TDC (Top Dead Centre) થી નીચેની તરફ ધકેલાય છે (Fig 2). આ સ્ટ્રોક દરમિયાન exhaust port ખુલે છે અને બળી ગયેલા વાયુઓ (burnt gases) વાતાવરણમાં બહાર નીકળી જાય છે. 🌬️ પિસ્ટનની વધુ નીચેની ગતિ transfer port ને ખોલે છે અને અગાઉના સ્ટ્રોક દરમિયાન crank-case માં પ્રાપ્ત થયેલા આંશિક રીતે દબાયેલા (partially compressed) મિશ્રણને combustion chamber માં પહોંચવા દે છે. Scavenging: પિસ્ટન હેડનો આકાર ખાસ પ્રકારનો હોય છે. તે મિશ્રણના નવા ચાર્જને સિલિન્ડરમાં ઉપરની તરફ વાળે છે. આ મિશ્રણ નીચે વહે છે અને બળી ગયેલા ગેસને બહાર ધકેલી દે છે. આ પ્રક્રિયાને scavenging કહેવામાં આવે છે. 🔄 જ્યારે ફ્લાયવ્હીલ (flywheel) એક પરિભ્રમણ પૂર્ણ કરે છે, ત્યારે સાયકલ ફરીથી શરૂ થાય છે. આ એન્જિનમાં ક્રૅન્કશાફ્ટના દરેક પરિભ્રમણમાં એક પાવર સ્ટ્રોક મળે છે.

🔌 Spark ignition (Fig 3)

spark stroke2 spark stroke2

SI એન્જિનમાં petrol નો બળતણ તરીકે ઉપયોગ થાય છે. Suction stroke દરમિયાન હવા અને બળતણનું મિશ્રણ સિલિન્ડરમાં ખેંચાય છે. લોડ અને સ્પીડ મુજબ કાર્બ્યુરેટર (carburetor) દ્વારા મિશ્રણની માત્રા નક્કી થાય છે. Compression stroke દરમિયાન, આ મિશ્રણને સ્પાર્ક દ્વારા સળગાવવામાં આવે છે, જેનાથી પિસ્ટન નીચેની તરફ ધકેલાય છે અને પાવર મળે છે. આ પ્રકારના એન્જિનમાં compression ratio ઓછો હોય છે.

engine four stroke spark ignition

🔄 Four-stroke spark ignition engine

Four-stroke એન્જિનમાં નીચે મુજબના ચાર ઓપરેશન્સ થાય છે:

  1. Suction stroke: પિસ્ટન TDC થી BDC તરફ ગતિ કરે છે (Fig 4). સિલિન્ડરમાં વેક્યૂમ સર્જાય છે. Inlet valve ખુલે છે અને air-fuel mixture અંદર પ્રવેશે છે.

spark stroke3 spark stroke33

  1. Compression stroke: Inlet valve બંધ થાય છે. પિસ્ટન BDC થી TDC તરફ ગતિ કરે છે (Fig 5). મિશ્રણ દબાય છે અને તાપમાન તેમજ દબાણ વધે છે. 📈

spark stroke4 spark stroke5

  1. Power stroke: દબાયેલ મિશ્રણને સ્પાર્ક દ્વારા સળગાવવામાં આવે છે. ગેસ ફેલાય છે અને પિસ્ટન TDC થી BDC તરફ ધકેલાય છે (Fig 6). પાવર ફ્લાયવ્હીલને સપ્લાય કરવામાં આવે છે.

spark stroke power sparkstroke power1

  1. Exhaust stroke: Exhaust valve ખુલે છે, પિસ્ટન BDC થી TDC તરફ જાય છે અને બળેલા વાયુઓને બહાર કાઢે છે (Fig 7). 💨

spark exhaust spark exhaust stroke

📊 Comparison between Engines (તુલના)

| Four-stroke engine 🚗 | Two-stroke engine 🛵 | | :— | :— | | ચાર ઓપરેશન્સ ચાર સ્ટ્રોકમાં પૂર્ણ થાય છે. | ચાર ઓપરેશન્સ બે સ્ટ્રોકમાં પૂર્ણ થાય છે. | | બે પરિભ્રમણે એક પાવર સ્ટ્રોક મળે છે. | એક પરિભ્રમણે એક પાવર સ્ટ્રોક મળે છે. | | એન્જિન ડિઝાઇન જટિલ અને ફ્લાયવ્હીલ ભારે હોય છે. | એન્જિન ડિઝાઇન સરળ અને હલકું ફ્લાયવ્હીલ હોય છે. | | વધુ જગ્યાની જરૂર પડે છે. | ઓછી જગ્યાની જરૂર પડે છે. | | Thermal efficiency વધુ હોય છે. | Efficiency ઓછી હોય છે. | | Lubricating system જટિલ હોય છે. | Lubricating system સરળ હોય છે. | |

engine comparison

spark compare

S.I engine (Petrol) ⛽ | C.I engine (Diesel) 🚜 | | :— | :— | | બળતણ તરીકે પેટ્રોલ અથવા ગેસ વપરાય છે. | બળતણ તરીકે ડીઝલ વપરાય છે. | | Suction માં Air-fuel mixture અંદર આવે છે. | Suction માં ફક્ત હવા (Air) અંદર આવે છે. | | Compression ratio ઓછો હોય છે (Max 10:1). | Compression ratio વધુ હોય છે (Max 24:1). | | Spark plug નો ઉપયોગ થાય છે. | Injector નો ઉપયોગ થાય છે. | | ઓછું વાઇબ્રેશન અને સ્મૂથ રનિંગ. | વધુ વાઇબ્રેશન અને ઘોંઘાટ (Noisy). |

engine otto cycle

📈 Otto Cycle vs Diesel Cycle

Otto Cycle (Fig 8):

  • 1-2: Suction
  • 2-3: Compression
  • 3-4: Heat addition (Constant Volume)
  • 4-5: Power
  • 5-2-1: Exhaust

spark otto

Diesel Cycle (Fig 9):

  • 1-2: Suction
  • 2-3: Compression
  • 3-4: Heat addition (Constant Pressure)
  • 4-5: Power
  • 5-2: Heat rejection
  • 2-1: Exhaust

 

spark diesel

engine diesel cycle

Instructor Note: આ લેસન વિદ્યાર્થીઓને એન્જિનના બેઝિક વર્કિંગ પ્રિન્સિપલ સમજાવવા માટે ખૂબ જ ઉપયોગી છે. ડાયાગ્રામ (Fig 1 થી 9) સાથે સરખામણી કરીને સમજાવવું. 👨‍🏫🛠️

🛠️ Main parts of internal combustion engine

એન્જિનના મુખ્ય ભાગો નીચે મુજબ છે:

  1. Air compressor 💨
  2. F.I.P (Fuel Injection Pump)
  3. Injector 💉
  4. Air cleaner 🧹
  5. High pressure fuel pipe
  6. Flywheel 🎡
  7. Oil filter
  8. Fuel filter
  9. Fan belt
  10. Alternator ⚡
    1. Self starter (સેલ્ફ સ્ટાર્ટર)
    2. Water pump (વોટર પંપ)
    3. Cam shaft (કેમ શાફ્ટ)
    4. Inlet manifold (ઇનલેટ મેનીફોલ્ડ)
    5. Exhaust manifold (એક્ઝોસ્ટ મેનીફોલ્ડ)
    6. Valve door (cover) (વાલ્વ ડોર/કવર)
    7. Rocker assembly (રોકર એસેમ્બલી)
    8. Push rod (પુશ રોડ)
    9. Tappets (ટેપેટ્સ)
    10. Cylinder head (સિલિન્ડર હેડ)
    11. Piston (પિસ્ટન)
    12. Timing chain / Belt (ટાઈમિંગ ચેઈન / બેલ્ટ)
    13. Oil sump (ઓઈલ સંપ)
    14. Strainer (સ્ટ્રેનર)
    15. Fly wheel housing (ફ્લાય વ્હીલ હાઉસિંગ)
    16. Dip stick (ડીપ સ્ટીક)
    17. Connecting rod (કનેક્ટિંગ રોડ)
    18. Crank shaft (ક્રૅન્ક શાફ્ટ)
    19. Timing gear (ટાઈમિંગ ગિયર)
    20. Turbo charger (ટર્બો ચાર્જર)
    21. Oil pump (ઓઈલ પંપ)
    22. Oil pipes (ઓઈલ પાઈપ્સ)
    23. Strainer (સ્ટ્રેનર)

    ⛽ Petrol Engine (પેટ્રોલ એન્જિનના ભાગો):

    • Carburetor (કાર્બ્યુરેટર)
    • Distributor (ડિસ્ટ્રીબ્યુટર)
    • Super charger (સુપર ચાર્જર)
    • Spark plug (સ્પાર્ક પ્લગ)
    • Ignition coil (ઇગ્નીશન કોઇલ)

 

  1. 🎯 Direct and Indirect Fuel Injection System (ડાયરેક્ટ અને ઇનડાયરેક્ટ ફ્યુઅલ ઇન્જેક્શન સિસ્ટમ)

    Objectives (ઉદ્દેશ્યો): આ લેસનના અંતે તમે આ બાબતો શીખી શકશો:

    • Direct fuel injection ના કાર્ય (function) વિશે જણાવવું.
    • Indirect fuel injection ના કાર્ય (function) વિશે જણાવવું.

    🚀 Direct Fuel Injection (Fig 1)

    Gasoline engines એ ગેસોલિન અને હવાની mixture ને સિલિન્ડરની અંદર sucking (ખેંચીને), તેને પિસ્ટન દ્વારા compress કરીને અને spark દ્વારા ignite કરીને કામ કરે છે. આનાથી થતો explosion પિસ્ટનને નીચેની તરફ ધકેલે છે, જેનાથી power ઉત્પન્ન થાય છે. Traditional indirect fuel injection સિસ્ટમમાં, ગેસોલિન અને હવાને intake manifold ની બહાર એક chamber માં pre-mix કરવામાં આવે છે. પરંતુ Direct Injection System માં, હવા અને ગેસોલિનને પહેલેથી મિક્સ કરવામાં આવતા નથી. તેના બદલે, હવા intake manifold દ્વારા આવે છે, જ્યારે ગેસોલિન સીધું જ (directly) સિલિન્ડરમાં ઇન્જેક્ટ કરવામાં આવે છે.

 

         ✅ Advantages of direct fuel injection (ડાયરેક્ટ ફ્યુઅલ ઇન્જેક્શનના ફાયદા):

  1.                    Precise computer management સાથે મળીને, direct injection ફ્યુઅલ મીટરિંગ પર વધુ ચોકસાઈથી નિયંત્રણ આપે છે.
  2.                    ફ્યુઅલ ઇન્જેક્ટ થવાનો ચોક્કસ સમય અને સિલિન્ડરમાં ઇન્જેક્ટરનું સ્થાન ગેસોલિનને નાના ટીપાં (smaller droplets) માં તોડવામાં મદદ કરે છે.
  3.                   આના પરિણામે Complete Combustion (સંપૂર્ણ દહન) થાય છે, એટલે કે ગેસોલિનનો વધુ હિસ્સો બળે છે, જે વધુ પાવર અને ઓછું પ્રદૂષણ આપે છે.

❌ Disadvantages of direct fuel injection (ગેરફાયદા):

    • Direct injection એન્જિનની જટિલતા (complexity) અને કિંમત વધુ હોય છે.
    • આ સિસ્ટમ બનાવવા માટે મોંઘી છે કારણ કે તેના ભાગો વધુ મજબૂત હોવા જોઈએ. તેઓ ઇનડાયરેક્ટ સિસ્ટમ કરતા વધુ ઊંચા દબાણ (higher pressures) પર કામ કરે છે.

Indirect Injection (Fig 2) ⚙️

Indirect injection એ internal combustion engine માં એવી system છે જેમાં fuel ને direct combustion chamber માં inject કરવામાં આવતું નથી. છેલ્લા દાયકામાં, petrol engines માં indirect injection systems નો ઉપયોગ થતો હતો, જેમાં fuel injector દ્વારા fuel ને intake valve ની બરાબર પહેલા એક point પર deliver કરવામાં આવતું હતું. આના કારણે fuel, intake valve ખુલે તે પહેલાં ત્યાં રહેતું હતું. 🚗 જોકે, Volkswagen અને Toyota જેવી અમુક manufacturers એ ‘dual injection’ system develop કરી છે. આ system માં direct injectors અને port (indirect) injectors બંનેનો ઉપયોગ થાય છે, જેનાથી બંને પ્રકારના fuel injection ના ફાયદા મળે છે. Direct injection દ્વારા fuel ને combustion chamber માં high pressure સાથે ચોકસાઈથી (precisely) meter કરી શકાય છે, જેનાથી power અને fuel efficiency વધે છે. ⛽ Direct injection સાથે મુખ્ય સમસ્યા એ છે કે તેનાથી particulate matter વધારે ઉત્પન્ન થાય છે અને fuel હવે intake valves ના સંપર્કમાં આવતું નથી, તેથી સમય જતાં valves પર carbon accumulation (કાર્બન જમા થવો) થઈ શકે છે. Intake valves પર indirect injection ઉમેરવાથી valves પર fuel સ્પ્રે થતું રહે છે, જેના કારણે carbon જમા થવાની સમસ્યા ઓછી થાય છે અથવા દૂર થાય છે. Low load conditions માં, indirect injection દ્વારા better fuel-air mixing શક્ય બને છે. આ system મોંઘી અને complex હોવાથી મુખ્યત્વે higher cost models માં વપરાય છે. 📈

Port Injection 🧪

Port injection એટલે fuel ને intake port ના પાછળના ભાગ પર સ્પ્રે કરવું, જેના કારણે તેનું evaporation (બાષ્પીભવન) ઝડપથી થાય છે. એક indirect injection diesel engine માં fuel ને combustion chamber ની બહાર એક અલગ chamber માં deliver કરવામાં આવે છે, જેને prechamber કહેવામાં આવે છે. અહીં combustion શરૂ થાય છે અને ત્યારબાદ તે main combustion chamber માં ફેલાય છે. 💥

engine port injection

The Prechamber (પ્રી-ચેમ્બર) 🌀

Prechamber ને એવી રીતે carefully design કરવામાં આવ્યું છે કે જેથી compression-heated air સાથે atomized fuel નું યોગ્ય મિશ્રણ (mixing) થઈ શકે.

engine pre chamber

Classification of indirect combustion chambers (વર્ગીકરણ) 📂

  • Swirl chamber (સ્વર્લ ચેમ્બર)
  • Precombustion chamber (પ્રી-કમ્બશન ચેમ્બર)
  • Air cell chamber (એર સેલ ચેમ્બર)

engine pre chamber classification

Overview (ઝાંખી) 🧐

Divided combustion chamber નો મુખ્ય હેતુ combustion process ની ઝડપ વધારવાનો છે, જેથી engine speed વધારીને power output વધારી શકાય. (2) Prechamber ઉમેરવાથી cooling system માં heat loss વધે છે, જેના કારણે engine efficiency થોડી ઘટે છે. આ engine ને starting માટે glow plugs ની જરૂર પડે છે.

engine glow plug in

engine glow plug

Indirect injection system માં હવા ઝડપથી ગતિ કરે છે, જે fuel અને air ને સારી રીતે mix કરે છે. 🌬️ આ system engine design ને સરળ બનાવે છે અને નાના engines ના ઉત્પાદનમાં મદદરૂપ થાય છે. તેનાથી વિપરીત, Direct injection માં fast-moving air અને fast-moving fuel નો ઉપયોગ થાય છે; તેથી injectors નું design અને manufacture કરવું મુશ્કેલ હોય છે. Prechamber design કરવા કરતાં in-cylinder air flow ને optimize કરવું વધુ અઘરું છે. 🛠️ Injector ની design અને engine વચ્ચે ઘણું integration હોય છે. [3] આ જ કારણ છે કે શક્તિશાળી CFD simulation systems ઉપલબ્ધ થઈ ત્યાં સુધી લગભગ તમામ car diesel engines indirect injection વાળા જ હતા, કારણ કે ત્યારે direct injection પ્રેક્ટિકલ નહોતું. 💻

Advantages of indirect injection combustion chambers (ફાયદાઓ) ✅

  • નાના કદના (Smaller) diesels engines બનાવી શકાય છે. 🚜
  • Injection pressure ની જરૂરિયાત ઓછી હોય છે, તેથી injector બનાવવાનું સસ્તું પડે છે. 💰
  • Injection direction નું મહત્વ ઓછું હોય છે. 📍
  • Indirect injection design અને manufacture કરવામાં ઘણું સરળ છે; ઓછી injector development ની જરૂર પડે છે અને injection pressures ઓછા હોય છે (1500 psi/100 bar vs direct injection માટે 5000 psi/345 bar કે તેથી વધુ). 🔧
  • Indirect injection દ્વારા internal components પર પડતો stress ઓછો હોય છે. આનો અર્થ એ છે કે એક જ basic engine પર petrol અને indirect injection diesel versions બનાવી શકાય છે. આવા engines માં માત્ર cylinder head અને petrol version માં distributor અને spark plugs ની જરૂરિયાત અલગ હોય છે, જ્યારે diesel માં injection pump અને injectors લગાડવા પડે છે. ઉદાહરણ તરીકે, BMC A-Series અને B-Series engines અને Land Rover 2.25/2.5-litre 4-cylinder types. આવી design દ્વારા એક જ વાહનના petrol અને diesel version ન્યૂનતમ ફેરફાર સાથે બનાવી શકાય છે. 🚘
  • Higher engine speeds પ્રાપ્ત કરી શકાય છે, કારણ કે burning (દહન) ની પ્રક્રિયા prechamber માં ચાલુ રહે છે. 🏎️

engine advantage indirect injection

Instructor Note: આ લેસન સમજાવતી વખતે Fig 1 અને Fig 2 ના ડાયાગ્રામનો ઉપયોગ કરવો, જેથી વિદ્યાર્થીઓ Direct અને Indirect injection વચ્ચેનો તફાવત સ્પષ્ટપણે સમજી શકે. Glow plug નું મહત્વ ખાસ સમજાવવું. 👨‍🏫

🛠️ Engine Theory: Basic Technical Terms, Power & Efficiency (Gujarati Guide)

નમસ્તે વિદ્યાર્થી મિત્રો! આજના લેસનમાં આપણે એન્જિનના ગેરફાયદા (Disadvantages), ટેકનિકલ પરિભાષા (Technical Terms), અને પાવર (Power) વિશે ઊંડાણપૂર્વક શીખીશું. આ માહિતી Mechanic Diesel (NSQF) ના અભ્યાસક્રમ મુજબ છે.

⚠️ Disadvantages (ગેરફાયદા)

  • Fuel efficiency: Direct injection ની સરખામણીમાં આમાં fuel efficiency ઓછી હોય છે. કારણ કે large exposed areas ને લીધે heat loss વધુ થાય છે અને throats માંથી air motion વખતે pressure loss થાય છે. જોકે, indirect injection માં compression ratio ઊંચો હોવાથી અને emissions ઓછાં હોવાથી આ નુકસાન થોડું ભરપાઈ થઈ જાય છે. 📉
  • Glow plugs: ઠંડા એન્જિન (cold engine) ને start કરવા માટે diesel engines માં glow plugs ની જરૂર પડે છે. 🔌
  • Combustion issues: કારણ કે combustion ની ગરમી અને પ્રેશર પિસ્ટનના એક ચોક્કસ પોઈન્ટ પર જ લાગે છે (જ્યારે તે pre-combustion chamber માંથી બહાર નીકળે છે), તેથી આવા એન્જિન high specific power outputs માટે ઓછા અનુકૂળ છે.
  • Engine Damage: પિસ્ટન ક્રાઉન (piston crown) ના તાપમાન અને દબાણમાં વધારો થવાથી uneven expansion (અસમાન વિસ્તરણ) થાય છે, જેનાથી ક્રેકિંગ અથવા અન્ય નુકસાન થઈ શકે છે. ❌
  • Starting Fluid: Indirect injection systems માં “starting fluid” (ether) નો ઉપયોગ કરવાની સલાહ આપવામાં આવતી નથી, કારણ કે તેનાથી explosive knock થઈ શકે છે જે એન્જિનને નુકસાન પહોંચાડે છે.

📏 Basic technical terms used in relation to engines

1. T.D.C. (Top dead centre): આ સિલિન્ડરની ટોચ પર પિસ્ટનની એવી પોઝિશન છે જ્યાં પિસ્ટન તેની ગતિ (direction of motion) ઉપરથી નીચે તરફ બદલે છે. 📍

engine TDC

2. B.D.C. (Bottom dead centre): આ સિલિન્ડરના તળિયે પિસ્ટનની એવી પોઝિશન છે જ્યાં પિસ્ટન તેની ગતિ નીચેથી ઉપર તરફ બદલે છે.

engine TDC BDC

3. Stroke: પિસ્ટન દ્વારા TDC થી BDC અથવા BDC થી TDC સુધી કાપવામાં આવેલા અંતરને Stroke કહેવામાં આવે છે. 📏

engine stroke

4. Cycle: પાવર ઉત્પન્ન કરવા માટે એન્જિનમાં કરવામાં આવતી ક્રમિક કામગીરીના સમૂહને (set of operations) Cycle કહે છે.

5. Swept volume (VS): પિસ્ટન દ્વારા ડિસ્પ્લેસ કરવામાં આવતા વોલ્યુમને Swept volume કહે છે.

engine swept volume

6. Clearance volume (VC): જ્યારે પિસ્ટન TDC પર હોય ત્યારે તેની ઉપર રહેલી જગ્યાના વોલ્યુમને Clearance volume કહે છે. 🔲

engine clearance volume

7. Compression ratio (CR): સ્ટ્રોક પહેલા અને પછીના વોલ્યુમના ગુણોત્તર (ratio) ને Compression ratio કહે છે.

Formula: $CR = \frac{VS + VC}{VC}$ જ્યાં VS = Swept volume, VC = Clearance volume, અને VS+VC = Total volume at BDC.

engine compression ratio

⚡ Power (પાવર)

Power એટલે ચોક્કસ સમયમાં કરવામાં આવેલા કામનો દર (rate at which work is done). ⏱️

engine power

Formula: $Power = \frac{(Force \times Distance \text{ moved})}{Time}$

🏇 Horsepower (HP)

SAE માં પાવર માપવાનો આ એક એકમ છે. એક HP એટલે 33000 lbs વજનને એક મિનિટમાં એક ફૂટ ઉંચકવા માટે જરૂરી પાવર. (મેટ્રિક સિસ્ટમમાં: એક મિનિટમાં 4500 kg ને એક મીટર ઉંચકવો).

🔥 Thermal efficiency

એન્જિનમાં બળતણ (fuel) બાળવાથી મળેલી ઉર્જા અને મળેલા વર્ક આઉટપુટ (work output) ના ગુણોત્તરને Thermal efficiency કહે છે. તેને ટકામાં (%) દર્શાવાય છે.

⚙️ Brake horsepower (BHP)

એન્જિનના ફ્લાયવ્હીલ (flywheel) પર ઉપલબ્ધ પાવરને BHP કહેવામાં આવે છે.

Formula: $BHP = \frac{2\pi NT}{4500}$ (જ્યાં N = crankshaft ના r.p.m. અને T = torque)

🌀 Indicated horsepower (IHP)

એન્જિન સિલિન્ડરની અંદર ઉત્પન્ન થતા પાવરને IHP કહે છે.

Formula: $IHP = \frac{PLAN}{4500} \times K$ (Pm = mean effective pressure, L = stroke length, A = piston area, N = power strokes per minute, K = No. of cylinders)

🚜 Frictional horsepower (FHP)

ઘર્ષણ (friction) ને કારણે એન્જિનમાં ગુમાવવામાં આવતા પાવરને FHP કહે છે.

Formula: $FHP = IHP – BHP$ ⚠️

📊 Mechanical efficiency

Deliver થયેલ પાવર (BHP) અને એન્જિનમાં ઉપલબ્ધ પાવર (IHP) નો રેશિયો.

Formula: $Mechanical \text{ efficiency} = \frac{BHP}{IHP} \times 100$

🌬️ Volumetric efficiency

સક્શન સ્ટ્રોક દરમિયાન સિલિન્ડરમાં ખેંચાયેલી હવા (air drawn) અને સિલિન્ડરના વોલ્યુમ વચ્ચેનો રેશિયો છે.

🔄 Throw

ક્રૅન્ક પિનના સેન્ટરથી મેઈન જર્નલના સેન્ટર વચ્ચેનું અંતર. પિસ્ટન સ્ટ્રોક એ throw કરતા બમણો (double) હોય છે.

🔢 Firing order

બહુ-સિલિન્ડર (multi-cylinder) એન્જિનમાં દરેક સિલિન્ડરમાં પાવર સ્ટ્રોક જે ક્રમમાં થાય છે તેને Firing order કહે છે. 🔥

📋 Technical Specification of an engine

એન્જિનને નીચે મુજબના સ્પષ્ટીકરણો (specifications) દ્વારા દર્શાવવામાં આવે છે.

🚛 TATA LPT – 1210 D: Technical Specifications of Vehicles (Technical Details)

નમસ્કાર વિદ્યાર્થીમિત્રો! આજે આપણે Automotive: Mechanic Diesel (NSQF) અંતર્ગત એક ખૂબ જ મહત્વના વાહન, TATA LPT – 1210 D ના ટેકનિકલ સ્પેસિફિકેશન્સ વિશે ઊંડાણપૂર્વક અભ્યાસ કરીશું. એક મિકેનિક તરીકે, વાહનના એન્જિન અને ચેસિસના ચોક્કસ માપદંડો જાણવા ખૂબ જ જરૂરી છે. 🛠️

🏗️ Technical Specifications of Vehicles

TATA LPT – 1210 D Specifications

આ વાહનને મુખ્ય બે ભાગમાં વહેંચી શકાય છે: Engine અને Chassis. ચાલો દરેક ડિટેલને વિગતવાર સમજીએ.

⚙️ Engine Section (એન્જિન વિભાગ)

એન્જિન એ વાહનનું હૃદય છે. TATA LPT 1210 D ના એન્જિનના સ્પેસિફિકેશન્સ નીચે મુજબ છે:

  • Model: 6692 D.I. (ડાયરેક્ટ ઇન્જેક્શન)
  • Number of cylinders (સિલિન્ડરની સંખ્યા): 6
  • Bore (બોર): 92 mm
  • Stroke (સ્ટ્રોક): 120 mm
  • Capacity (ક્ષમતા): 4788 cc
  • Gross H.P. (S.A.E.): 125 at 2800 R.P.M.
  • Taxable H.P. (ટેક્સેબલ હોર્સપાવર): 31.5
  • Maximum Torque (મહત્તમ ટોર્ક): 30 mkg at 2000 R.P.M.
  • Compression Ratio (કોમ્પ્રેશન રેશિયો): 17 : 1
  • Compression pressure (કોમ્પ્રેશન પ્રેશર): 150-200 R.P.M. પર Minimum 20 kg/cm² હોવું જોઈએ.
  • Fuel injection begins (ફ્યુઅલ ઇન્જેક્શનની શરૂઆત): 23° before T.D.C. (Top Dead Centre).
  • Firing order (ફાયરિંગ ઓર્ડર): 1-5-3-6-2-4 👈 (આ ખૂબ જ મહત્વનું છે!)
  • Opening pressure of the injection nozzles:
    • New nozzles માટે: 200 + 10 kg/cm²
    • Used (વપરાયેલ) nozzles માટે: Min. 180 kg/cm²
  • Maximum variation permissible (નોઝલ પ્રેશરમાં તફાવત): 5 kg/cm² થી વધુ ન હોવો જોઈએ.
  • Inlet valve clearance (ઇનલેટ વાલ્વ ક્લિયરન્સ): 0.20 mm
  • Exhaust valve clearance (એક્ઝોસ્ટ વાલ્વ ક્લિયરન્સ): 0.30 mm
  • Air cleaner (એર ક્લીનર પ્રકાર): Oil bath type 🛢️

📊 General Engine Details (સામાન્ય વિગતો)

  • Total bearing area per bearing: 55 sq.cm
  • No. of main bearings: 7
  • Fuel injection pump (FIP): MICO BOSCH ⛽
  • Weight (Dry) (એન્જિનનું વજન): 382 kg
  • Capacity of cooling system: 20 litres
  • Crankcase oil capacity:
    • Maximum: 14 litres
    • Minimum: 10 litres
  • Cooling water temperature (પાણીનું તાપમાન): 75°C – 95°C 🌡️

🚛 Chassis Section (ચેસિસ વિભાગ)

ચેસિસ વાહનનું માળખું પૂરું પાડે છે. તેની વિગતો નીચે મુજબ છે:

  • Radiator: Core frontal area આશરે 3500 sq.cm (x551 sq.in).
  • Clutch: Single plate dry friction type.
    • Diameter (વ્યાસ): Outside: 280 mm (11″), Inside: 165 mm (6 1/2″).
    • Friction area: આશરે 798 sq.cm.
  • Transmission (ગિયરબોક્સ):
    • No. of speeds: 5 Forward, 1 Reverse.
    • Gear Ratios: 1st (7.37:1), 2nd (4.23:1), 3rd (2.49:1), 4th (1.56:1), 5th (1:1), Reverse (7.15:1).
    • Rear Axle ratio: 7.48 : 1 – 6.8.57.
  • Steering (સ્ટીયરિંગ): Heavy duty re-circulating ball type steering with universal joint.
    • Gear ratio: 34.2 : 1.
    • Steering wheel diameter: 550 mm.
  • Brakes (બ્રેક્સ): 🛑
    • Hand brake: પાછળના વ્હીલ્સ પર મિકેનિકલી ઓપરેટેડ.
    • Foot brake: આગળ અને પાછળના વ્હીલ્સ પર હાઇડ્રોલિક બ્રેક્સ, સિંગલ ચેમ્બર એર પ્રેશર બૂસ્ટર સાથે.
    • Brake drum diameter: 408 mm (16″).
    • Total braking area: આશરે 1440 sq.cm.
  • Frame (ફ્રેમ): Side member of channel section.
    • Depth max: 223 mm.
    • Width: 60 mm.
    • Thickness: 7 mm.

🎓 Instructor’s Note for Students:

વિદ્યાર્થીઓએ ખાસ કરીને Firing Order (1-5-3-6-2-4) અને Valve Clearance ના માપ યાદ રાખવા, કારણ કે એન્જિન ટ્યુનિંગ કરતી વખતે આ ડેટા ખૂબ જ કામ લાગે છે. 👨‍🔧

🛠️ Mechanic Diesel: LPT 1210D Vehicle Specifications & Dimensions Lesson

નમસ્તે વિદ્યાર્થી મિત્રો! આજના લેસનમાં આપણે Automotive Mechanic Diesel ના અભ્યાસક્રમ (Exercise 1.7.43) મુજબ Springs, Dimensions, અને Wheels/Tyres ની ટેકનિકલ વિગતો વિશે શીખીશું. આ માહિતી LPT 1210D/36 અને LPT 1210D/42 મોડેલ માટે ખૂબ જ મહત્વપૂર્ણ છે.

⛓️ Springs (સ્પ્રિંગ્સ)

વ્હીકલના સસ્પેન્શન સિસ્ટમમાં સ્પ્રિંગ્સનો રોલ ખૂબ મહત્વનો હોય છે. નીચે તેની વિગતો આપેલી છે:

  • No. of cross members (ક્રોસ મેમ્બર્સની સંખ્યા): 8
  • Type (પ્રકાર): Semi-elliptical (સેમી-એલિપ્ટિકલ)
  • Composition of steel (સ્ટીલનું બંધારણ): Silicon-manganese (સિલિકોન-મેંગેનીઝ)
  • No. of leaves (લીફની સંખ્યા):
    • Main (મુખ્ય): Front (આગળ) – 12, Rear (પાછળ) – 12
    • Auxiliary (ઓક્સિલરી): Rear (પાછળ) – 5
  • Leaf thickness (લીફની જાડાઈ):
    • Main 11 mm: Front માટે $3 \frac{3}{8}$” અને Rear (13 mm) માટે $1 \frac{1}{2}$”
  • Total thickness of spring with bottom plate (બોટમ પ્લેટ સાથે સ્પ્રિંગની કુલ જાડાઈ):
    • Front (આગળ): 132 mm ($5 \frac{1}{6}$”)
    • Rear (પાછળ): 233 mm ($9 \frac{3}{8}$”)
  • Width of spring leaf (સ્પ્રિંગ લીફની પહોળાઈ):
    • Front (આગળ): 60 mm ($2 \frac{3}{8}$”)
    • Rear (પાછળ): 80 mm ($3 \frac{1}{6}$”)
  • Total weight of spring (સ્પ્રિંગનું કુલ વજન):
    • Front: 50 kg (123 lb)
    • Rear: 123 kg (271 lb)

🚜 Shock Absorbers (શોક એબ્સોર્બર્સ)

  • Type: Hydraulic telescopic type on front and rear axles. (આગળ અને પાછળના એક્સલ પર હાઈડ્રોલિક ટેલિસ્કોપિક પ્રકારના શોક એબ્સોર્બર્સનો ઉપયોગ થાય છે.) 💨

🎡 Wheels and Tyres (વ્હીલ્સ અને ટાયર્સ)

  • No. of wheels (વ્હીલ્સની સંખ્યા): Total 7 (Front 2, Rear 4, spare 1).
  • Rim size (રિમ સાઈઝ): 7.00 x 20
  • No. of Tyres (ટાયર્સની સંખ્યા): Total 6 (Front 2, Rear 4).
  • Tyre size (ટાયર સાઈઝ): 9.00 x 20 … 12 ply EHD.

📏 Dimensions (પરિમાણો) Comparison Table

નીચે આપેલ ટેબલમાં LPT 1210D/36 અને LPT 1210D/42 ના માપની સરખામણી કરવામાં આવી છે: | Dimensions (પરિમાણો) | LPT 1210D/36 | LPT 1210D/42 | | :— | :— | :— | | Wheel base (વ્હીલ બેઝ) | 3625 mm ($142 \frac{3}{4}$”) | 4225 mm ($166 \frac{1}{4}$”) | | Wheel track: Front (વ્હીલ ટ્રેક: આગળ) | 1925 mm ($75 \frac{3}{4}$”) | 1925 mm ($75 \frac{3}{4}$”) | | Wheel track: Rear (વ્હીલ ટ્રેક: પાછળ) | 1755 mm ($69 \frac{1}{8}$”) | 1755 mm ($69 \frac{1}{8}$”) |

📝 Summary for Students (વિદ્યાર્થીઓ માટે સારાંશ)

આ ડેટા શીટ પરથી આપણે સમજી શકીએ છીએ કે LPT 1210D/42 નો Wheel base, LPT 1210D/36 કરતા લાંબો છે, જ્યારે વ્હીલ ટ્રેક બંનેમાં સમાન છે. સ્પ્રિંગ્સ માટે સિલિકોન-મેંગેનીઝ સ્ટીલનો ઉપયોગ તેની મજબૂતી વધારે છે. 🚛

PreviousNext