पावर प्लांट (इंजन) [Power Plant(Engine)]

इंजन (पावर प्लांट) सभी विभिन्न कार्यों के लिए मकसद शक्ति प्रदान करता है जो वाहन या उसके किसी भी हिस्से को प्रदर्शन करने के लिए कहा जा सकता है।{The Engine (Power Plant) provides the motive power for all the various functions which the vehicle or any part of it, may be called upon to perform}.

पावर प्लांट में आम तौर पर एक आंतरिक दहन इंजन होता है जो स्पार्क इग्निशन (SI) या संपीड़न-इग्निशन (CI) प्रकार का हो सकता है।{The power plant generally consists of an internal combustion engine which may be either of spark ignition (SI), or of Compression-ignition (CI) type}.

हालांकि, कुछ कारों में गैस टरबाइन का भी सफलतापूर्वक उपयोग किया गया है, हालांकि लागत आई. सी. की तुलना में उनके बेहतर प्रदर्शन के बावजूद नुकसान का कारण रही है। यन्त्र।(However, the gas turbine has also been used successfully in certain cars, though the cost has been a disadvantage in spite of their better performance compared to I.C. Engine)

ऑटोमोबाइल्स के लिए बैटरी से चलने वाले इलेक्ट्रिक मोटर का इस्तेमाल मोटिव पॉवर प्लांट के रूप में किया गया है। एक आई. सी. का संयोजन। इंजन और इलेक्ट्रिक मोटर को हाइब्रिड वाहनों में सफलतापूर्वक नियोजित किया गया है। सौर ऊर्जा चालित प्रणाली की भी कोशिश की गई है, लेकिन सबसे आशाजनक भविष्य का बिजली संयंत्र ईंधन कोशिकाओं पर आधारित है, जो शून्य-उत्सर्जन वाहनों को देगा।(Electric motors powered by batteries have been used as motive power plant for automobiles. Combination of an I.C. engine and electric motor have been successfully employed in hybrid vehicles. Solar energy-powered system has also been tried, but the most promising future power plant is the one based on fuel cells, which would give zero-emission vehicles).

 

इंजन के मुख्य भाग(Principal Parts of an Engine): -

आई. सी. के प्रमुख भाग। इंजन, जैसा कि नीचे दिखाया गया है, निम्नलिखित नुसार हैं(The principal parts of an I.C. engine, as shown fig below, are as follow):

 

१)     सिलेंडर और सिलेंडर लाइनर(Cylinder and cylinder liner),

२)     पिस्टन, पिस्टन रिंग और पिस्टन पिन या गडगिन पिन(Piston, piston rings and piston pin or gudgeon pin),

३)     छोटे और बड़े अंत असर के साथ कनेक्शन रॉड(Connection rod with small and big end bearing), 

४)      क्रैंक, क्रैंकशाफ्ट और क्रैंक पिन, और(Crank, crankshaft and crank pin, and) 

५)     वाल्व गियर तंत्र।(Valve gear mechanism).

 

Internal Combustion Engine Parts and their names

 

१)    सिलेंडर और सिलेंडर लाइनर (Cylinder and Cylinder Liner)

सिलेंडर का कार्य कार्यशील द्रव को बनाए रखना और पिस्टन का मार्गदर्शन करना है। सिलेंडर आमतौर पर कच्चा लोहा या कच्चा इस्पात से बने होते हैं। चूंकि ईंधन के दहन के कारण सिलेंडर को उच्च तापमान का सामना करना पड़ता है, इसलिए, सिलेंडर को ठंडा करने के लिए कुछ व्यवस्था प्रदान की जानी चाहिए। सिंगल सिलेंडर इंजन (जैसे स्कूटर और मोटरसाइकिल) आमतौर पर एयर कूल्ड होते हैं। उन्हें सिलेंडर के चारों ओर पंख दिए गए हैं। मल्टी-सिलिंडर इंजन (जैसे कार, ट्रक इत्यादि) को ठंडा करने के लिए सिलिंडर के चारों ओर वाटर जैकेट दिए गए हैं। छोटे इंजनों में, सिलेंडर, वॉटर जैकेट और फ्रेम को एक टुकड़े के रूप में बनाया जाता है, लेकिन सभी बड़े इंजनों के लिए, इन भागों को अलग-अलग निर्मित किया जाता है। सिलेंडर को सिलेंडर लाइनर के साथ प्रदान किया जाता है ताकि पहनने के मामले में, उन्हें आसानी से बदला जा सके। {The function of a cylinder is to retain the working fluid and to guide the piston. The cylinders are usually made of cast iron or cast steel. Since the cylinder has to withstand high temperature due to the combustion of fuel, therefore, some arrangement must be provided to cool the cylinder. The single cylinder engine (such as Scooters and motorcycle) are generally air cooled. They are provided with fins around the cylinder. The multi-cylinder engine (such as of cars, trucks, etc.) are provided with water jackets around the cylinders to cool it. In smaller engines, the cylinder, water jackets and the frame are made as one piece, but for all the larger engines, these parts are manufactured separately. The cylinders are provided with cylinder liners so that in case of wear, they can be easily replaced}.

 

सिलेंडर लाइनर निम्नलिखित दो प्रकार के होते हैं (The cylinder liners are of the following two types):

१)      ड्राई लाइनर, और(Dry liner, and) 

२)      गीला लाइनर।(Wet liner).

Dry Liner

 

Wet Liner

एक सिलेंडर लाइनर जिसका इंजन के ठंडा पानी के साथ कोई सीधा संपर्क नहीं है, उसे ड्राई लाइनर के रूप में जाना जाता है। एक सिलेंडर लाइनर जिसकी इंजन ठंडा पानी के सीधे संपर्क में बाहरी सतह है, को गीला लाइनर के रूप में जाना जाता है। (A cylinder liner which does not have any direct contact with the engine cooling water, is known as dry liner. A cylinder liner which have its outer surface in direct contact with the engine cooling water, is known as wet liner).

सिलेंडर लाइनर अच्छी गुणवत्ता के करीब दानेदार कच्चा लोहा (मोती का कच्चा लोहा), निकल क्रोमियम कच्चा लोहा से बने होते हैं। कुछ मामलों में, मोलिब्डेनम के साथ निकल क्रोमियम कास्ट स्टील का उपयोग किया जा सकता है। पहनने को कम करने के लिए एक कठिन सतह प्राप्त करने के लिए लाइनर की आंतरिक सतह को ठीक से गर्मी उपचारित किया जाना चाहिए। {The cylinder liners are made from good quality close grained cast iron (pearlitic cast iron), nickel chromium cast iron. In some case, nickel chromium cast steel with molybdenum may be used. The inner surface of the liner should be properly heat-treated in order to obtain a hard surface to reduce wear}.

 

२)     पिस्टन (Piston)

पिस्टन एक डिस्क है जो एक सिलेंडर के भीतर घूमती है। इसे या तो द्रव द्वारा स्थानांतरित किया जाता है या यह तरल पदार्थ को स्थानांतरित करता है जो सिलेंडर में प्रवेश करता है। एक आंतरिक दहन इंजन के पिस्टन का मुख्य कार्य विस्तार करने वाली गैस से आवेग प्राप्त करना और कनेक्टिंग रॉड के माध्यम से क्रैंकशाफ्ट में ऊर्जा संचारित करना है। पिस्टन को दहन कक्ष से सिलेंडर की दीवारों तक बड़ी मात्रा में गर्मी को फैलाना चाहिए। (The piston is a disc which reciprocates within a cylinder. It is either moved by the fluid or it moves the fluid which enters the cylinder. The main function of the piston of an internal combustion engine is to receive the impulse from the expanding gas and to transmit the energy to the crankshaft through the connecting rod. The piston must also disperse a large amount of heat from the combustion chamber to cylinder walls).

 

आंतरिक दहन इंजन का पिस्टन आमतौर पर ट्रंक प्रकार के रूप में दिखाया गया है। इस तरह के पिस्टन एक छोर पर खुले होते हैं और इनमें निम्नलिखित भाग होते हैं:(The piston of internal combustion engine is usually of trunk type as shown. Such pistons are open at one end and consists of the following parts):

१)     हेड या क्राउन। पिस्टन सिर या मुकुट दहन कक्ष के डिजाइन के आधार पर सपाट, उत्तल या अवतल हो सकता है। यह सिलेंडर में गैस के दबाव को रोक देता है। (Head or Crown. The piston head or crown may be flat, convex or concave depending upon the design of combustion chamber. It withstands the pressure of gas in the cylinder). 

२)     पिस्टन रिंग। पिस्टन के पिछले गैस के रिसाव को रोकने के लिए सिलेंडर को सील करने के लिए पिस्टन के छल्ले का उपयोग किया जाता है। (Piston rings. The piston rings are used to seal the cylinder in order to prevent leakage of the gas past the piston).

३)     स्कर्ट। स्कर्ट सिलेंडर की दीवारों पर कनेक्टिंग रॉड के साइड थ्रस्ट के लिए एक असर का काम करता है। (Skirt. The skirt acts as a bearing for the side thrust of the connecting rod on the walls of cylinder).

४)     पिस्टन पिन। इसे गुड्डीन पिन या रिस्ट पिन भी कहा जाता है। इसका उपयोग पिस्टन को कनेक्टिंग रॉड से जोड़ने के लिए किया जाता है। (Piston pin. It is also called gudgeon pin or wrist pin. It is used to connect the piston to the connecting rod).

 

३)    पिस्टन रिंग(Piston Rings)

पिस्टन के छल्ले का उपयोग पिस्टन और सिलेंडर बोर के बीच सील को बनाए रखने के लिए आवश्यक रेडियल दबाव प्रदान करने के लिए किया जाता है। ये आमतौर पर ग्रे कास्ट आयरन या मिश्र धातु के कच्चा लोहा से बने होते हैं क्योंकि उनके अच्छे पहनने के गुण होते हैं और, वे उच्च तापमान पर भी वसंत विशेषताओं को बनाए रखते हैं। (The piston rings are used to impart the necessary radial pressure to maintain the seal between the piston and the cylinder bore. These are usually made of grey cast iron or alloy cast iron because of their good wearing properties and also, they retain spring characteristics even at high temperatures).

 

 पिस्टन के छल्ले निम्नलिखित दो प्रकार के होते हैं(The piston rings are of the following two types):

१)      संपीड़न या  दबाव के छल्ले, और(Compression rings or pressure rings, and) 

२)     तेल नियंत्रण के छल्ले या तेल खुरचनी।(Oil control rings or oil scraper).

संपीड़न के छल्ले या दबाव के छल्ले पिस्टन के शीर्ष भाग में खांचे में डाले जाते हैं और संख्या में तीन से सात हो सकते हैं। ये छल्ले पिस्टन से सिलेंडर लाइनर तक भी गर्मी स्थानांतरित करते हैं और साइड थ्रस्ट के कारण पिस्टन के उतार-चढ़ाव के कुछ हिस्से को अवशोषित करते हैं।(The compression rings or pressure rings are inserted in the grooves at the top portion of the piston and may be three to seven in number. These rings also transfer heat from the piston to the cylinder liner and absorb some part of the piston fluctuation due to the side thrust)

तेल नियंत्रण के छल्ले या तेल खुरचनी के छल्ले के नीचे प्रदान की जाती हैं। ये रिंग लाइनर को उचित चिकनाई प्रदान करते हैं जिससे ऊपर की ओर स्ट्रोक के दौरान पर्याप्त मात्रा में तेल निकल सकता है और साथ ही तेल के प्रवाह से दहन कक्ष को कम करने के लिए लाइनर की सतह से स्नेहन तेल को स्क्रैप करता है।(The oil control rings or oil scraper are provided below the compression rings. These rings provide proper lubrication to the liner by allowing sufficient oil to move up during upward stroke and at the same time scraps the lubrication oil from surface of the liner in order to minimise the flow of the oil to the combustion chamber).

 

 

४)    पिस्टन पिन Piston pin

पिस्टन पिन (जिसे गुडगिन पिन या रिस्ट पिन भी कहा जाता है) का उपयोग पिस्टन और कनेक्टिंग रॉड को जोड़ने के लिए किया जाता है। यह आमतौर पर खोखला और अंदर की ओर पतला होता है, जो पिन के केंद्र में सबसे छोटा व्यास होता है, जैसा कि दिखाया गया है, पिस्टन पिन पिस्टन स्कर्ट के अंदर प्रदान किए गए बॉस और कनेक्टिंग के छोटे छोर के ब्लश से होकर गुजरता है छड़ी। पिस्टन पिन का केंद्र घर्षण के मोड़ प्रभाव को बंद करने और पिस्टन और सिलेंडर लाइनर के बीच दबाव का समान वितरण प्राप्त करने के लिए, स्कर्ट के केंद्र के ऊपर 0.02D से 0.04D तक होना चाहिए।(The piston pin (also called gudgeon pin or wrist pin) is used to connect the piston and the connecting rod. It is usually made hollow and tapered on the inside, the smallest inside diameter being at the centre of the pin, as shown, piston pin passes through the bosses provided on the inside of the piston skirt and the blush of the small end of the connecting rod. The centre of piston pin should be 0.02D to 0.04D above the centre of the skirt, in order to off-set the turning effect of the friction and to obtain uniform distribution of pressure between the piston and the cylinder liner).

पिस्टन पिन के लिए प्रयुक्त सामग्री आमतौर पर केस-कठोर स्टील मिश्र धातु युक्त होती है जिसमें निकल, क्रोमियम, मोलिब्डेनम या वेनेडियम होता है, जिसमें 710 एमपीए से 910 एमपीए तक तन्य शक्ति होती है। (The material used for the piston pin is usually case-hardened steel alloy containing nickel, chromium, molybdenum or vanadium having tensile strength from 710 MPa to 910MPa).

 

५)    कनेक्टिंग रॉड (Connecting Rod)

कनेक्टिंग रॉड पिस्टन और क्रैंकशाफ्ट के बीच का मध्यवर्ती सदस्य है। इसका प्राथमिक कार्य पिस्टन पिन से क्रैंकपिन तक धक्का पहुंचाना और खींचना है और इस तरह पिस्टन के घूमते हुए गति को क्रैंक की रोटरी गति में परिवर्तित करना है। आंतरिक दहन इंजन में कनेक्टिंग रॉड का सामान्य रूप जैसा कि दिखाया गया है। इसमें एक लंबी टांग, एक छोटा सिरा और एक बड़ा सिरा होता है। टांग का क्रॉस-सेक्शन आयताकार, गोलाकार, ट्यूबलर, आई-सेक्शन या एच-सेक्शन हो सकता है। आम तौर पर परिपत्र खंड का उपयोग कम गति वाले इंजनों के लिए किया जाता है जबकि I-खंड को उच्च गति वाले इंजनों के लिए पसंद किया जाता है। (The connecting rod is the intermediate member between the piston and the crankshaft. Its primary function is to transmit the push and pull from the piston pin to the crankpin and thus convert the reciprocating motion of the piston into the rotary motion of the crank. The usual form of the connecting rod in internal combustion engines as shown. It consists of a long shank, a small end and a big end. The cross-section of the shank may be rectangular, circular, tubular, I-section or H-section. Generally circular section is used for low speed engines while I-section is preferred for high speed engines).

कनेक्टिंग रॉड का छोटा सिरा आमतौर पर एक आंख के रूप में बनाया जाता है और इसे फॉस्फर कांस्य की झाड़ी के साथ प्रदान किया जाता है। यह पिस्टन पिन के माध्यम से पिस्टन से जुड़ा हुआ है। (The small end of the connecting rod is usually made in the form of an eye and is provided with a bush of phosphor bronze. It is connected to the piston by means of a piston pin).

कनेक्टिंग रॉड का बड़ा सिरा आमतौर पर स्प्लिट (दो हाफ में) बनाया जाता है ताकि इसे क्रैंकपिन बेयरिंग के गोले पर आसानी से लगाया जा सके। स्प्लिट कैप को दो कैप बोल्ट के साथ बड़े सिरे पर बांधा जाता है। बड़े सिरे के असर वाले गोले स्टील, पीतल या कांसे से बने होते हैं, जबकि धातु या बबिट धातु के पतले अस्तर (लगभग 0.75 मिमी) के होते हैं। टोपी और कनेक्टिंग रॉड के निश्चित आधे हिस्से के बीच लगभग 0.04 मिमी मोटी पतली धारीदार पट्टियाँ (शिम के रूप में ज्ञात) डालकर पहनने की अनुमति देता है। जैसा कि पहनने पर होता है, एक या एक से अधिक स्ट्रिप्स हटा दिए जाते हैं और असर ऊपर उठा दिया जाता है। (The big end of the connecting rod is usually made split (in two half) so that it can be mounted easily on the crankpin bearing shells. The split cap is fastened to the big end with two cap bolts. The bearing shells of the big end are made of steel, brass or bronze with a thin lining (about 0.75mm) of while metal or Babbitt metal. The wear of the big end bearing is allowing for by inserting thin metallic strips (known as shims) about 0.04mm thick between the cap and the fixed half of the connecting rod. As the wear takes place, one or more strips are removed and the bearing is trued up).

कनेक्टिंग रॉड पर अभिनय करने वाले बल (Forces acting on the connecting rod):

१)      गैस के दबाव और घूमते हुए भागों की जड़ता के कारण पिस्टन पर बल (Force on the piston due to gas pressure and inertia of the reciprocating parts), 

२)      कनेक्टिंग रॉड या जड़ता झुकने वाले बलों की जड़ता के कारण बल (Force due to inertia of the connecting rod or inertia bending forces), 

३)      पिस्टन के छल्ले और पिस्टन के घर्षण के कारण बल, और (Force due to friction of the piston rings and of the piston, and) 

४)      पिस्टन पिन असर और क्रैंकपिन असर के घर्षण के कारण बल।(Force due to friction of the piston pin bearing and the crank pin bearing).

 

६)    क्रैंकशाफ्ट (Crankshaft)

एक क्रैंकशाफ्ट (एक क्रैंक के साथ शाफ्ट) का उपयोग पिस्टन की घूमने वाली गति को पिस्टन के घूर्णी गति या इसके विपरीत में बदलने के लिए किया जाता है। क्रैंकशाफ्ट में शाफ्ट भागों होते हैं जो मुख्य असर में घूमते हैं, क्रैंकपिन जिसमें कनेक्टिंग रॉड के बड़े सिरे जुड़े होते हैं, क्रैंक आर्म्स या वेब्स (जिन्हें गाल भी कहा जाता है) जो क्रैंकपिन और शाफ्ट भागों को जोड़ते हैं। (A crankshaft (shaft with a crank) is used to convert reciprocating motion of the piston into rotatory of the piston into rotatory motion or vice versa. The crankshaft consists of the shaft parts which revolve in the main bearing, the crankpins to which the big ends of the connecting rod are connected, the crank arms or webs (also called cheeks) which connect the crankpins and the shaft parts).

 

 क्रैंक की स्थिति के आधार पर क्रैंकशाफ्ट को निम्नलिखित दो प्रकारों में विभाजित किया जा सकता है।(The crankshaft, depending upon the position of crank, may be divided into the following two types):

१)      साइड क्रैंकशाफ्ट या ओवरहंग क्रैंकशाफ्ट, और (Side crankshaft or overhung crankshaft, and)

२)      केंद्र क्रैंकशाफ्ट (Centre crankshaft).

 

७)    वाल्व गियर तंत्र (Valve Gear Mechanism)

वाल्व गियर तंत्र एक आई.सी. इंजन में वे हिस्से होते हैं जो पिस्टन और क्रैंकशाफ्ट की स्थिति के संबंध में आवश्यक समय पर इनलेट और एग्जॉस्ट वाल्व को सक्रिय करते हैं। ऊर्ध्वाधर इंजन के लिए वाल्व गियर की व्यवस्था। तंत्र के मुख्य घटक वाल्व, घुमाव हाथ, वाल्व स्प्रिंग्स, पुश रॉड, कैम और कैमशाफ्ट हैं। (The valve gear mechanism of an I.C. engine consists of those parts which actuate the inlet and exhaust valves at the required time with respect to the position of piston and crankshaft. The valve gear arrangement for vertical engines. The main components of the mechanism are valves, rocker arm, valve springs, push rod, cam and camshaft).

इनलेट वाल्व द्वारा ईंधन को इंजन में प्रवेश किया जाता है और जली हुई गैसें निकास वाल्व के माध्यम से बच जाती हैं। ऊर्ध्वाधर इंजनों में, घूमने वाले कैंषफ़्ट पर चलने वाला कैम कैम फॉलोअर को धक्का देता है और रॉड को ऊपर की ओर धकेलता है, जिससे कैम एक्शन को रॉकर आर्म पर पहुंचाता है। कैंषफ़्ट को क्रैंकशाफ्ट से दांतेदार बेल्ट द्वारा घुमाया जाता है। रॉकर आर्म को केंद्र में एक फुलक्रम पिन द्वारा पिवोट किया जाता है। जब रॉकर आर्म के एक सिरे को वाल्व के तने से नीचे धकेला जाता है, जिससे वाल्व नीचे चला जाता है, जिससे पोर्ट खुल जाता है। जब कैम अनुयायी कैम के परिपत्र हिस्से पर आगे बढ़ता है, तो वाल्व पर घुमाव की शाखा का धक्का जारी होता है और वाल्व अपनी सीट पर वापस आ जाता है और वाल्व वसंत की कार्रवाई से इसे बंद कर देता है। आधुनिक इंजनों में से कुछ में, कैंषफ़्ट सिलेंडर हेड स्तर पर स्थित है। ऐसे मामलों में, पुश रॉड को समाप्त कर दिया जाता है और रोलर प्रकार कैम अनुयायी को रॉकर आर्म का हिस्सा बनाया जाता है। (The fuel is admitted to the engine by the inlet valve and the burnt gases are escaped through the exhaust valve. In vertical engines, the cam moving on the rotating camshaft pushes the cam follower and push rod upwards, thereby transmitting the cam action to rocker arm. The camshaft is rotated by the toothed belt from the crankshaft. The rocker arm is pivoted at its centre by a fulcrum pin. When one end of the rocker arm is pushed down the valve stem causing the valve to move down, thereby opening the port. When the cam follower moves over the circular portion of cam, the pushing action of the rocker arm on the valve is released and the valve returns to its seat and closes it by the action of the valve spring. In some of the modern engines, the camshaft is located at cylinder head level. In such cases, the push rod is eliminated and the roller type cam follower is made part of the rocker arm).

आंतरिक दहन इंजनों में प्रयुक्त वाल्व निम्नलिखित तीन प्रकार के होते हैं। (The valves used in internal combustion engines are of the following three types):

१)      पोपट या मशरूम वाल्व (Poppet or mushroom valve), 

२)      आस्तीन वाल्व, और (Sleeve valve, and)

३)      रोटरी वाल्व।(Rotary valve).