🛠️ Automotive Related Theory: Mechanic Diesel – Diesel Fuel System 🚢

Exercise 1.11.94 – 95

🌊 Marine Engine (મરીન એન્જિન)

🎯 Objectives (ઉદ્દેશ્યો):

આ લેસનના અંતે તમે નીચેની બાબતો શીખી શકશો:

Double acting engine વિશે સમજાવી શકશો.
Opposed piston engine વિશે સમજાવી શકશો.
Starting system વિશે જણાવી શકશો.

🚤 Marine engine (Fig 1)

Marine automobile engines એ એવા પ્રકારના automobile petrol અથવા diesel engines છે જેને ખાસ કરીને marine environment (દરિયાઈ વાતાવરણ) માં ઉપયોગ કરવા માટે modify કરવામાં આવ્યા હોય છે. આ એન્જિનમાં જે ફેરફારો કરવામાં આવે છે તેમાં operating environment, safety (સુરક્ષા), performance, અને regulatory requirements (નિયમનકારી જરૂરિયાતો) નો સમાવેશ થાય છે. આ ફેરફાર કરવાની પ્રક્રિયાને ‘Marinisation’ કહેવામાં આવે છે. 🛠️

Marine automobile engines એ water-cooled (પાણીથી ઠંડા થતા) હોય છે; જે બોટની નીચેના ભાગમાંથી pickup દ્વારા પાણી ખેંચે છે. Open cooling configuration માં, આ કાચું પાણી (raw water) સીધું જ એન્જિનમાં ફરે છે અને exhaust system દ્વારા બહાર નીકળી જાય છે.

Closed cooling configuration માં, એન્જિનમાં anti-freeze (કૂલન્ટ) ફરે છે અને તે ગરમી શોષી લીધા પછી Heat exchanger માં જાય છે. આ બંને કિસ્સામાં, ગરમ પાણીને exhaust system માં છોડવામાં આવે છે અને એન્જિનના ગરમ વાયુઓ (exhaust gasses) સાથે બહાર કાઢવામાં આવે છે. Transmission oil cooler ને પણ raw water દ્વારા ઠંડુ કરવામાં આવે છે. ❄️

⚙️ Double acting engine (Fig 2)

Double-acting cylinder એ એવું સિલિન્ડર છે જેમાં working fluid (કામ કરતું પ્રવાહી કે ગેસ) પિસ્ટનની બંને બાજુએ વારાફરતી કાર્ય કરે છે. Double-acting cylinder ના પિસ્ટનને બહારની મિકેનિઝમ (જેમ કે crank shaft) સાથે જોડવા માટે, સિલિન્ડરના એક છેડે પિસ્ટન રોડ માટે છિદ્ર (hole) હોવું જરૂરી છે.

અહીં working fluid ને બહાર નીકળતું રોકવા માટે ‘gland’ અથવા ‘stuffing box’ ફિટ કરવામાં આવે છે. Double-acting cylinders સામાન્ય રીતે steam engines માં જોવા મળે છે, પરંતુ અન્ય એન્જિન પ્રકારોમાં તે અસામાન્ય છે. ઘણા hydraulic અને pneumatic cylinders તેનો ઉપયોગ કરે છે જ્યાં બંને દિશામાં force (બળ) પેદા કરવાની જરૂર હોય છે. જે એન્જિનમાં double acting cylinders ફિટ કરેલા હોય તેને Double acting engine કહેવામાં આવે છે. 🚂

🔄 Opposed piston engine (Fig 3)

Opposed Piston Engine એ diesel engine નો એક પ્રકાર છે જેમાં એક જ સિલિન્ડરમાં બે પિસ્ટન કામ કરે છે. ટેકનિકલી રીતે, opposed piston engine એ પરંપરાગત (conventional) એન્જિનની ડિઝાઇનમાં માત્ર એક ફેરફાર છે. એન્જિનના દરેક સિલિન્ડરમાં બે પિસ્ટન હોય છે, જે દરેક છેડે (ends) એક-એક હોય છે. Opposed piston arrangement નો મુખ્ય ફાયદો એ છે કે તેમાં higher power to weight ratio (વજનની સરખામણીએ વધુ પાવર) હોય છે. 💪

જેમ અગાઉ જણાવ્યું તેમ, opposed piston engine માં સિલિન્ડરના બંને છેડે બે પિસ્ટન હોય છે. Opposed piston engine ના સિલિન્ડરો સામાન્ય રીતે સામાન્ય એન્જિન કરતા લંબાઈમાં વધુ હોય છે. Cranks ની ગોઠવણી એવી રીતે કરવામાં આવે છે કે બંને પિસ્ટન એકસાથે એકબીજાની તરફ ગતિ કરે અને એકસાથે દૂર જાય.

વધુમાં, આ સિસ્ટમ two stroke cycle પર કામ કરે છે અને તેમાં scavenging ની એકસમાન પદ્ધતિ (uniform method) હોય છે. Opposed piston engine માં combustion chamber એ બે પિસ્ટન વચ્ચેની ખાલી જગ્યા છે જ્યારે બંને પિસ્ટન inner dead centre positions પર હોય છે. આ તે જગ્યા છે જ્યાં fuel injection valve, air starting valve, pressure relief valve અને indicating cocks ફિટ કરવામાં આવે છે. ⛽

મોટાભાગના opposed piston engines માં બે crankshafts હોય છે, એક ઉપરના પિસ્ટન માટે અને બીજી નીચેના પિસ્ટન માટે. આ બંને crankshafts trunk piston engines તરીકે ગોઠવાયેલી હોય છે અને શ્રેણીબદ્ધ connected gears દ્વારા જોડાયેલી હોય છે. જોકે, શરૂઆતના સમયના opposed piston engines માં માત્ર એક જ crankshaft નો ઉપયોગ થતો હતો.

🔑 SEO Keywords for WordPress:

તમારી વેબસાઇટ માટે નીચેના કીવર્ડ્સ વાપરો:

Mechanic Diesel Marine Engine Theory
Double Acting Engine in Gujarati
Opposed Piston Engine working principle
Marinisation process in engines
Marine Engine Cooling System
Diesel Fuel System Exercise 1.11.94
Difference between Open and Closed cooling in Marine Engines
Automotive Mechanic Diesel Lesson Gujarati

📝 Instructor’s Note:

આ લેસનનો મુખ્ય હેતુ વિદ્યાર્થીઓને દરિયાઈ એન્જિનની વિશિષ્ટતાઓ અને Opposed Piston Engine ની અનોખી ડિઝાઇન સમજાવવાનો છે. ડાયાગ્રામ (Fig 1, 2, 3) નો ઉપયોગ કરીને પિસ્ટનની મુવમેન્ટ સમજાવવી વધુ અસરકારક રહેશે

તેમની ડિઝાઇનમાં three cranks (ત્રણ ક્રેન્ક) હોય છે. એક સેન્ટરમાં જે કનેક્ટિંગ રોડ અને ક્રોસ-હેડ (cross-head) સાથે નીચલા પિસ્ટન (lower piston) સાથે જોડાયેલ હોય છે. અન્ય બે ક્રેન્ક્સ (two cranks) સેન્ટર ક્રેન્કની જેમ જ લાઈનમાં ગોઠવાયેલા હોય છે અને કનેક્ટિંગ રોડ્સ, ટાઈ રોડ્સ અને ક્રોસહેડ્સ દ્વારા ઉપરના પિસ્ટન (top piston) સાથે જોડાયેલા હોય છે.

Exhaust અને scavenge ports સિલિન્ડરની ટોચ (top) અને તળિયે (bottom) આવેલા હોય છે, જે પિસ્ટનની reciprocating motion ને કારણે કાર્ય કરે છે. અન્ય સાધનો જેમ કે supercharger, air box વગેરે પરંપરાગત ડીઝલ એન્જિનની જેમ જ જોડાયેલા હોય છે.

Air-fuel mixture ને પિસ્ટન્સની વચ્ચેની જગ્યામાં ધકેલવામાં આવે છે. મિશ્રણનું ignition બંને પિસ્ટનને નીચેની તરફ ધકેલે છે, જેનાથી power stroke ઉત્પન્ન થાય છે. Ignition સામાન્ય રીતે spark plug દ્વારા કરવામાં આવે છે. જેમ જેમ બંને પિસ્ટન નીચે તરફ જાય છે, પિસ્ટનમાંથી એક outlet valve ખોલે છે, જે એક્ઝોસ્ટ ગેસને બહાર કાઢે છે, જ્યારે બીજો પિસ્ટન inlet valve ખોલે છે, જેથી નવું તાજું ગેસ મિશ્રણ અંદર આવે છે. ત્યારબાદ compression stroke થાય છે અને આ સાયકલ રિપીટ થતી રહે છે. 🔄

⭐ Advantage – Better power to weight ratio

Opposed piston engine નો મુખ્ય ફાયદો એ છે કે સામાન્ય એન્જિનની સરખામણીમાં, જ્યાં firing loads ને કારણે ઉત્પન્ન થતો સ્ટ્રેસ (stress) સિલિન્ડરોમાંથી એન્જિનના બેડપ્લેટ્સ (bedplates) પર ટ્રાન્સફર થાય છે, અહીં કોઈ સ્ટ્રેસ ટ્રાન્સફર થતો નથી. તેથી આ એન્જિનમાં ઉત્તમ power to weight ratio જોવા મળે છે. વધુમાં, opposed piston એન્જિનની ગોઠવણી પરંપરાગત એન્જિન કરતાં વધુ સારું સંતુલન (higher degree of balance) પ્રદાન કરે છે. ✅

🚢 Marine & Stationary Engine Starting System

Starting system નો હેતુ એન્જિનને શરૂ કરવા માટે જરૂરી ન્યૂનતમ cranking speed પ્રાપ્ત કરવા માટે જરૂરી torque પ્રદાન કરવાનો છે. જેમ જેમ સ્ટાર્ટર મોટર ફ્લાય વ્હીલ (flu wheel) ને ફેરવવાનું શરૂ કરે છે, ક્રેન્કશાફ્ટ ફરવા લાગે છે અને પિસ્ટન મૂવમેન્ટ શરૂ થાય છે. નાના ડીઝલ એન્જિનને શરૂ કરવા માટે બહુ મોટા ટોર્કની જરૂર હોતી નથી, પરંતુ Marine diesel engines ને ક્રેન્કિંગ સ્પીડ સુધી પહોંચાડવા માટે ખૂબ મોટા પ્રમાણમાં ટોર્કની જરૂર પડે છે. સૌથી સામાન્ય સ્ટાર્ટર સિસ્ટમમાં Electrical energy, Compressed air અને Hydraulic energy નો ઉપયોગ થાય છે. ⚡💨💧

📋 Starting Systems ની સરખામણી (Comparison Table)

⚡ Electric Starter Motor (Fig 4)

Electric starter motor બેટરીમાંથી ઇલેક્ટ્રિકલ એનર્જી લે છે અને તેને સ્ટાર્ટર પિનિયન ગિયર (pinion gear) પર ટોર્કમાં રૂપાંતરિત કરે છે. પિનિયન પછી ફ્લાય વ્હીલ રિંગ ગિયર (fly wheel ring gear) સાથે જોડાય છે અને એન્જિન ક્રેન્કશાફ્ટને ફેરવે છે (જેમ Fig 4 માં દર્શાવ્યું છે).

⚙️ Gear Reduction Starter Motor (Fig 5)

આ સ્ટાર્ટર મોટરમાં બ્રશ હોલ્ડર (brush holder), ફિલ્ડ કોઇલ (field coils), પોલ શૂઝ (pole shoes) ડાયરેક્ટ ડ્રાઇવ સ્ટાર્ટર જેવા જ હોય છે. Armature shaft પર એક ગિયર આઉટપુટ હોય છે જે intermediate gear ને ચલાવે છે, જે બદલામાં અન્ય pension gear ને ચલાવે છે. આ સિસ્ટમ વધુ ટોર્ક જનરેટ કરવામાં મદદરૂપ થાય છે. 🛠️

🌬️ Air Starting System (Fig 6)

વિવિધ એન્જિન એપ્લિકેશન્સ માટે ઇલેક્ટ્રિક સ્ટાર્ટિંગ સિસ્ટમના વિકલ્પ તરીકે Air starting system નો ઉપયોગ થઈ શકે છે. જો મશીન એવા વાતાવરણમાં કામ કરતું હોય જ્યાં વિસ્ફોટ થવાની શક્યતા હોય (flammable environment), તો ત્યાં spark-proof machine ની જરૂર પડે છે. ઉપરાંત, અત્યંત ઠંડા વાતાવરણમાં બેટરી બદલવાનો ખર્ચ ઘણો વધી જાય છે. આવા સમયે એર-પાવર્ડ સ્ટાર્ટર મોટર એસેમ્બલી (air-powered starter motor assembly) એક સારો વિકલ્પ છે. ❄️

એર ડ્રિવન સ્ટાર્ટરના ફાયદા (Advantages):

તે ઇલેક્ટ્રિક સ્ટાર્ટર કરતા ઘણા હળવા હોય છે અને તેથી તેમનો power to weight ratio ઊંચો હોય છે.
ઓવર-ક્રેન્કિંગ (over-cranking) ને કારણે એર સ્ટાર્ટર ગરમ (overheating) થવાનો કોઈ ભય રહેતો નથી.
તેમની ડિઝાઇન સરળ હોવાથી તેમાં ખરાબી થવાની શક્યતા ઓછી રહે છે. 🛠️

ગેરફાયદો: તેની સૌથી મોટી સમસ્યા એર સિસ્ટમમાં રહેલો ભેજ (moisture) છે, જે ઠંડા હવામાનમાં થીજી (freeze) શકે છે અને મુશ્કેલી ઊભી કરી શકે છે. 🧊

🔍 SEO Keywords for WordPress:

Opposed Piston Engine design in Gujarati
Electric Starter Motor function
Air Starting System advantages and disadvantages
Marine Engine Starting System explanation
Mechanic Diesel NSQF Level 4 notes
Gear Reduction Starter Motor working
Difference between Electric, Air, and Hydraulic starting systems
Automotive Theory in Gujarati-English mix

Instructor’s Note: વિદ્યાર્થીઓએ આ ડાયગ્રામ્સ (Fig 4, 5, 6) ને ધ્યાનથી જોવા અને દરેક પાર્ટ્સના નામ યાદ રાખવા, જે પરીક્ષા માટે ખૂબ જ મહત્વના છે. 📝🎯

એક ગેરફાયદો (disadvantage) એ છે કે જ્યારે starter એન્જિન સાથે જોડાય છે ત્યારે air supply કેટલી ઝડપથી ખાલી (depleted) થઈ જાય છે. મોટાભાગની starting tanks 20 સેકન્ડની અંદર ખાલી થઈ જશે. જો એન્જિન શરૂ થાય તે પહેલાં air tank ખાલી થઈ જાય, તો તેનો અર્થ એ છે કે tank ને shop air line, અન્ય મશીન અથવા service truck જેવા બહારના air source થી charge કરવી પડશે.

એક air starter ઉચ્ચ cranking speed અને torque પેદા કરશે જેથી સામાન્ય સ્થિતિમાં એન્જિન starter air tank ખાલી થાય તે પહેલાં શરૂ થઈ જવું જોઈએ.

⚙️ Air Starter Motor ના પ્રકારો

Air starter motors મુખ્ય બે પ્રકારની હોય છે:

Vane Type: જે રોટરમાં સ્લાઈડિંગ વેન્સ (sliding vanes) નો ઉપયોગ કરીને air flow ને mechanical movement માં રૂપાંતરિત કરે છે.
Turbine Type: આમાં રોટેશન (rotation) એક અથવા વધુ turbine wheels ના બ્લેડ પર હવાના દબાણ (air flow pushing) દ્વારા બનાવવામાં આવે છે.

🖼️ Fig 6: Air Starter System Diagram (અહીં આકૃતિ 6 માં Main Air Supply, Control Line, અને Manual Control Valve દર્શાવવામાં આવ્યા છે.)

📉 System Operation અને દબાણ (Pressure)

જો તમે air, hydraulic, અને electrical starting systems ની સરખામણી કરતા ચાર્ટને જોશો, તો મુખ્ય તફાવત energy supply, starter નો પ્રકાર, air lines અને system control માં જોવા મળે છે.

મશીનમાં અન્ય pneumatic systems ને હવા પૂરી પાડવા અને starter air tank ને charge રાખવા માટે compressor હોવાની શક્યતા વધુ છે. એકવાર એન્જિન શરૂ થઈ જાય પછી, તે મશીનના air compressor પર નિર્ભર છે કે તે starter tank અને મશીનની અન્ય સપ્લાય ટેન્કોને ફરીથી ચાર્જ કરે. Air starting tank ને 110 અને 150 psi ની વચ્ચે ચાર્જ કરવામાં આવશે.

🕹️ Control Valves અને સંચાલન

Starter ને હવા મોકલવા માટે, એક relay valve ને electric solenoid valve દ્વારા નિયંત્રિત કરવામાં આવશે જે key switch દ્વારા કાર્યરત થાય છે. અથવા મેઈન relay valve ને હવા મોકલવા માટે floor-mounted air relay valve હોઈ શકે છે. Air starting system માટેના ઘટકોની ગોઠવણી જોવા માટે આકૃતિ જુઓ.

જ્યારે solenoid valve ને ઉર્જા (energized) મળે છે, ત્યારે તે relay valve ને હવા મોકલશે જે air tank માંથી હવાને starter motor માં જવા માટે ખુલશે. Air starters ના બે પ્રકાર છે: vane અને turbine. આ motors એક shaft rotation બનાવે છે જે સામાન્ય રીતે gear reduction દ્વારા તેની ઝડપ ઘટાડે છે અને torque વધારે છે. Torque પછી drive pinion દ્વારા flywheel સાથે જોડાવા માટે મોકલવામાં આવે છે. Vane-type motors ને lubrication (વંજણ) ની જરૂર પડશે અને સામાન્ય રીતે starter engagement દરમિયાન motor inlet માં diesel fuel ખેંચાય છે.

❄️ Air Quality અને જાળવણી

Air starters અને તેમના control circuit માં સ્વચ્છ સૂકી હવા (clean dry air) દાખલ કરવી મહત્વપૂર્ણ છે. શિયાળામાં ભેજવાળી હવા (moist air) સાથેની સમસ્યાઓ વધી જાય છે કારણ કે relay valves થીજી જાય છે (freezing) અને ચોંટી જાય છે (sticking). Air leaks અને air restrictions એ air starter systems ની અન્ય મુખ્ય ચિંતાઓ છે. Motors લાંબા સમય સુધી ચાલે છે, અને જો તે ઘસાઈ જાય (worn out), તો starter ને ફરીથી કાર્યરત કરવા માટે repair kits ઇન્સ્ટોલ કરી શકાય છે.

💧 Hydraulic Starting System (Fig 7) 🚜

બીજી નોન-ઈલેક્ટ્રિક સ્ટાર્ટિંગ સિસ્ટમ તે છે જે hydraulic starter motor ને ફેરવવા માટે hydraulic fluid નો ઉપયોગ કરે છે. આ motor પછી લાક્ષણિક electric starters ની જેમ જ drive gear ને ફેરવશે. Hydraulic start systems માં એક accumulator હોય છે જે જરૂર ન પડે ત્યાં સુધી hydraulic fluid ને દબાણ હેઠળ સંગ્રહિત રાખે છે.

Motor ને ફેરવવા માટે pressurized fluid મોકલવા માટે control valve કાર્યરત કરવામાં આવે છે. આ motor એક fixed displacement axial piston unit છે, અને તેની shaft pinion gear ને સીધી ચલાવે છે. Hydraulic starting system માટે આકૃતિ જુઓ. Control valve floor mounted, cable operated અથવા LCD screen touch pad દ્વારા ઈલેક્ટ્રોનિકલી કંટ્રોલ કરી શકાય છે જેને human-machine interface (HMI) કહેવામાં આવે છે.

🖼️ Fig 7: Hydraulic Starting System Diagram (અહીં Accumulator, Control Valve, Reservoir, અને Hand Pump જોઈ શકાય છે.)

🔋 Accumulator અને Pressure

આ સિસ્ટમ માટેના accumulator માં 1500 psi nitrogen નો પ્રી-ચાર્જ (pre-charge) હોય છે, અને જ્યારે તેમાં તેલ (oil) પંપ કરવામાં આવે છે, ત્યારે દબાણ વધીને 3000 psi થાય છે. આ સિસ્ટમમાં બેકઅપ hand pump પણ હશે જેનો ઉપયોગ accumulator ને ચાર્જ કરવા માટે થઈ શકે છે.

🔍 Troubleshooting (ખામી શોધવી)

જો સિસ્ટમ કામ ન કરતી હોય, તો ઇલેક્ટ્રિક કે એર સિસ્ટમની જેમ જ સામાન્ય વિઝ્યુઅલ ઇન્સ્પેક્શન (visual inspection) કરો. પછી accumulator pre-charge pressure અને accumulator ચાર્જ થયા પછી તેલનું દબાણ તપાસો. જો આ દબાણ બરાબર હોય, તો control valve તરફ જતા accumulator પછીના અવરોધો (restrictions) અથવા લીક શોધો. ખાતરી કરો કે valve જોઈએ તે પ્રમાણે હલનચલન કરી રહ્યો છે, અને જો હજી પણ સમસ્યા હોય, તો control valve માંથી તેલનું દબાણ પસાર થઈ રહ્યું છે કે કેમ તે જોવા માટે તમારે સમગ્ર સિસ્ટમમાં pressure gauges લગાવવા પડી શકે છે.

કોઈપણ fluid power system ની જેમ, સ્વચ્છતા (cleanliness) અત્યંત મહત્વની છે જેથી fluid contamination (તેલમાં અશુદ્ધિઓ) તપાસો.

🚢 Air Motor Starting for Auxiliary Engines on Ships

જહાજો પરના સહાયક એન્જિનો (auxiliary engines) માટે પણ Air motor starting નો ઉપયોગ કરવામાં આવે છે.

SEO Keywords for WordPress Website: 🗝️

Air Starting System in Gujarati
Hydraulic Starting System Mechanic Diesel
Diesel Engine Starting Methods
ITI Mechanic Diesel Lessons
Vane type vs Turbine type Air Starter
Hydraulic Accumulator Pressure
Automotive Mechanic Diesel NSQF Level 4
Engine Cranking Speed and Torque

Instructor Note: વિદ્યાર્થીઓને Fig 6 અને Fig 7 ધ્યાનથી જોવા કહેવું જેથી તેઓ components ના સ્થાન સમજી શકે. 👨‍🏫 પીએસઆઈ (PSI) ના મૂલ્યો પરીક્ષા માટે ખાસ યાદ રાખવા!

Mechanic Diesel for ITI Trade Trainees Gujarati (ગુજરાતી) 40 Marine Engine

Mechanic Diesel for ITI Trade Trainees Gujarati (ગુજરાતી)