FOUR STROKE DIESEL ENGINE
Constructional details
A four stroke diesel engine consists of a cylinder with its one end fitted with a cover and the other end left open. The cover is provided with the inlet and exhaust valves. These inlet and exhaust valves are opened and closed by mechanically operated cams. The fuel injector is fitted at the top of the cover to atomize the fuel. A piston carrying rings reciprocates inside the cylinder. The piston is connected to the crankshaft through a connecting rod and crank. It converts the reciprocating motion of the piston into rotary motion.
WORKING
Suction or intake stroke
Suction stroke starts when the piston is at the top dead centre and about to move downwards. At that time, the inlet valve is opened and exhaust valve is closed. Due to the downward movement of the pisto, partial vaccum is created inside the cylinder. (i.e. the volume in the cylinder increases while the Pressure decreases). Due to the pressure difference between the atmosphere (1.01325 bar) and the inside of the cylinder (0.7 -0.8 bar), the atmospheric air is allowed into the cylinder.
Atmospheric air at 28°C to 32ºC is increased to 250°C inside the cylinder. When the piston reaches the bottom dead centre, the suction stroke ends and inlet valve closes.
Compression Stroke
The air taken into the cylinder during the suction stroke is compressed by the upward movement of the piston. During this stroke, both inlet and exhaust valves are closed. In compression ignition (CI) engine, compression ratio varies from 1:20 to 1:24. The compression ratio in this engine is higher than the four stroke petrol engine. The air as it is being compressed gets pressurised and heated up and therefore its temperature will be increased. At the end of this stroke the air attains ignition temperature of 850°C - 900°C at a pressure of 28 to 35 bar.
Ignition
Just before the end of compression stroke the fuel is injected into combustion chamber by means of fuel injection system. Due to high temperature and pressure in the cylinder, the fuel is ignited and combustion takes place.
Power Stroke or Expansion Stroke
The high pressure of the burnt gases forces the piston towards bottom dead centre. During this stroke, both the inlet and exhaust valves remains closed. Due to the downward movement of the piston, the rotary motion is obtained in the crankshaft through connecting rod. Thus, power of useful work is obtained during this stroke. Both pressure and temperature decreases during expansion.
Exhaust stroke
At the end of expansion stroke, the exhaust valve opens and inlet valve remains closed. Due to the upward movement of the piston, the burnt gases are forced out to the atmosphere through the exhaust valve. The exhaust valve closes shortly after the piston reaches top dead centre. The pressure and temperature decreases to 1.5-2 bar and 400°C
to 500°C respectively. By the end of this stroke the cylinder is ready to receive the fresh charge.
വർക്കിങ് ഓഫ് ഫോർ
സ്ട്രോക്ക് ഡീസൽ എൻഞ്ചിൻ
ഡീസൽ എൻഞ്ചിനുകൾ പ്രവർത്തിക്കുന്നത് ഡീസൽ സൈക്കിൾ അടിസ്ഥാന മാക്കിയാണ്. ഇതിൽ സക്ഷൻ, കംപ്രഷൻ, പവർ, എക്സോസ്റ്റ് എന്നി നാലു സ്ട്രോക്കുകൾ പൂർത്തീകരിക്കുന്നത് ക്രാങ്ക് ഷാഫ്റ്റിന്റെ 2 കറക്കത്തിൽ (പിസ്റ്റണിന്റെ 4 സ്ട്രോക്ക്സ്) ആണ്.
സക്ഷൻ സ്ട്രോക്ക് :
ഈ സ്ട്രോക്കിൽ ഇൻലെറ്റ് വാൽവ് തുറന്നിരിക്കും, പിസ്റ്റൺ TDC- യിൽ നിന്ന് BDC യിലേക്ക് ചലിക്കുമ്പോൾ എയർ ക്ലീനറിൽ നിന്ന് എയർ ഇൻടേക്ക് മാനിഫോൾഡ് വഴി സിലിണ്ടറിൽ എത്തുന്നു. ഈ സ്ട്രോക്കിൽ ക്രാങ്ക് ഷാഫ്റ്റ് 180° കറക്കം പൂർണ്ണമാക്കുന്നു.
കംപ്രഷൻ സ്ട്രോക്ക് :
ഈ സ്ട്രോക്കിൽ ഇൻലെറ്റ് വാൽവ് എക്സ് ഹോസ്റ്റ് വാൽവ് എന്നിവ അടഞ്ഞിരിക്കും. പിസ്റ്റൺ BDC യിൽ നിന്ന് TDC യിലേക്ക് ചലിക്കുന്നു. ഇപ്രകാരം സക്ഷൻ സ്ട്രോക്കിൽ പ്രവേശിച്ച എയർ ഏകദേശം 22:1 എന്ന അനുപാതത്തിൽ മർദ്ദീകരി ക്കുകയും, ടെംപറേച്ചർ ഏതാണ്ട് 400°c വരെ ഉയരുകയും ചെയ്യുന്നു. ഈ സ്ട്രോക്കിൽ ക്രാങ്ക് ഷാറ്റ് മൊത്തം 360° കറക്കം പൂർണ്ണമാക്കുന്നു.
പവർ സ്ട്രോക്ക് :
പവർ സ്ട്രോക്കിൽ കംപ്രഷൻ സ്ട്രോക്കിലേതുപോലെ രണ്ട് വാൾവുകളും അടഞ്ഞിരിക്കും. കംപ്രഷൻ സ്ട്രോക്കിന്റെ അവസാനം ഇൻജെക്റ്റർ ആറ്റോമൈസ്ഡ് രൂപത്തിൽ ഡീസലിനെ മർദ്ദീകരിച്ച വായുവിലേക്ക് ഇൻജക്ട് ചെയ്യുന്നു. വായുവിന്റെ ഉയർന്ന താപനില കാരണം ഡീസൽ കത്തുവാൻ ആരംഭി ക്കുന്നു. ഇത് സിലിണ്ടറിൽ പ്രഷർ ഉയർത്തു കയും പിസ്റ്റൺ TDC യിൽ നിന്ന് താഴോട്ട് (BDC)ചലിക്കുകയും ചെയ്യുന്നു. പവർ സ്ട്രോക്ക് പൂർത്തീകരിക്കുമ്പോൾ ക്രാങ്ക് ഷാഫ്റ്റ് 540° കറക്കം പൂർണ്ണമാക്കുന്നു.
എക്സോസ്റ്റ് സ്ട്രോക്ക് :
ഈ സ്ട്രോക്കിൽ എക്സോസ്റ്റ് വാൽവ് തുറന്നിരിക്കും, പിസ്റ്റൺ BDC യിൽ നിന്ന് TDC യിലേക്ക് ചലിക്കുന്നു ഇപ്രകാരം സിലിണ്ടറിലെ കത്തിയ വാതകങ്ങൾ മുഴുവനായും എക്സോസ്റ്റ് വാൾവടെ പുറംതള്ളുന്നു. എക്സോസ്റ്റ് സ്ട്രോക്ക് പൂർണ്ണമാക്കുമ്പോൾ ക്രാങ്ക് ഷാഫ്റ്റ് മൊത്തം 720° അതായത് 2 കറക്കം പൂർണ്ണമാക്കുന്നു. എക്സോസ്റ്റ് സ്ട്രോക്കിന്റെ അവസാനം പിസ്റ്റൺ TDC യിൽ എത്തുകയും വീണ്ടും അടുത്ത സൈക്കിൾ തുടങ്ങുകയും ചെയ്യുന്നു.