अंतर्ज्वलन-एंजिन : कोणत्याही पद्धतीने मिळालेल्या उष्णतेचा उपयोग करुन यांत्रिक शक्ती उत्पन्न करणाऱ्या यंत्रास ‘ऊष्मीय एंजिन’ म्हणतात. उष्णता उत्पन्न करण्याचा भाग मुख्य एंजिनापासून अलग असला तर त्या एंजिनास ‘बाह्य ज्वलन एंजिन’ म्हणता येईल. वाफेचे एंजिन या जातीचे असते. ऊष्मीय एंजिनांच्या दुसऱ्या जातीत एंजिनाच्या आतच इंधन जाळण्याची व्यवस्था केलेली असते. अशा एंजिनास ‘अंतर्ज्वलन-एंजिन’ म्हणतात.

 

अंतर्ज्वलन-एंजिनाच्या साधारण प्रकारात स्थिर राहाणारा बिडाचा म्हणजे ओतीव लोखंडाचा एक पोकळ सिलिंडर असतो व त्यामध्ये पुढे-मागे सरकू शकणारा बिडाचा किंवा ॲल्युमिनियमाचा दट्ट्या बसवलेला असतो. सिलिंडराच्या एका टोकावर पोलादी झडपा असलेले बिडाचे टोपण बसवलेले असते. झडपा बंद असताना, ज्वलनकोठीत म्हणजे टोपण व दट्ट्या यांच्यामधील अगदी थोड्या जागेत संपीडित म्हणजे दाबून संकोचित केलेले वायुरुप इंधन व हवा यांचे मिश्रण पेटविण्यात येते. इंधनमिश्रण पेटल्याने या संपीडित वायूचा दाब आणखी वाढतो. त्याच्या दाबामुळे सिलिंडरातील दट्ट्या टोपणाकडील बाजूकडून दुसऱ्या टोकाकडे सरळ रेषेत रेटला जातो व यांत्रिक शक्ती उत्पन्न होते. सरकणारा दट्ट्या संयोगदांडा व भुजा यांनी एंजिनातील मुख्य दंडाला म्हणजे भुजादंडाला जोडलेला असतो. या जोडणीमुळे दट्ट्याला मिळणाऱ्या सरळ रेषेतील गतीचे भुजादंडाच्या परिभ्रमी म्हणजे फिरत्या गतीत रूपांतर होते व भुजादंड आपल्या आधारनळीत म्हणजे धारव्यात फिरु लागतो. अंतर्ज्वलन-एंजिनाची सर्वसाधारण रचना आ. १ मध्ये दाखविली आहे.

 

आ. १ ठिणगी-प्रज्वलन-पद्धतीच्या एंजिनाचे घटक, (१) सिलिंडर, (२) दट्ट्या, (३) सिलिंडराचे टोपण, (४) संयोगदांडा, (५) भुजादंड, (६) कॅमदंड, (७) पाण्याचे आवरण, (८) चोषण-झडप, (९) ठिणगी-प्लग, (१०) हवा गाळणी, (११) मुख्य धारवा, (१२) भुजा-पेटी.इतिहास व विकास : अंतर्ज्वलन-एंजिन हे ⇨जेम्स वॉट यांच्यावाफेच्याएंजिनाचाच विकास होत राहून तयार झालेले आहे. अंतर्ज्वलन एंजिनाचा संशोधक म्हणून कोणाही एकाचा निर्देश करता येत नाही. पण सुरुवातीचे श्रेय आबे झां दे ओटफय (१६७७), रॉबर्ट स्ट्रीट (१७९४), ल बाँ (१८०१), सॅम्युएल ब्राउन (१८२३), डब्ल्यू. एल. राइट (१८३३) व अल्फाँस ब्यू द रोचस (१८६२) यांना देता येईल. पुढे १८७६ मध्ये निकोलाउस ओटो व लांगेन यांनी दीर्घ परिश्रमानंतर जे एंजिन तयार केले तेच पहिले उपयुक्त एंजिन ठरले व त्या पद्धतीच्या एंजिनास (ओटोच्या नावावरुन) आता ‘ओटो आवर्तनाचे एंजिन’ म्हणतात.या एंजिनात दट्ट्या च्या चार धावा म्हणजे भुजादंडाचे दोन फेरे होतात एक आवर्तन पूर्ण होते. १८७८ मध्ये सर ड्यूगाल्ड क्लार्क यांनी दट्ट्या च्या दोन धावांत आवर्तन पूर्ण करणारे एंजिन तयार केले. १८९७ मध्ये रूडोल्फ डीझेल यांनी एका विशेष प्रकारच्या आवर्तनाचे एंजिन तयार केले. त्याला ⇨डीझेल एंजिन असे नाव पडले.

 

अंतर्ज्वलन-एंजिनाच्या एका विशेष प्रकारात सामान्य एंजिनासारखे सिलिंडर, दट्टया इ. भाग न वापरता ज्याच्या परिघावर पाती बसविलेली आहेत असे चाक वापरण्यात येते. जळत्या उच्च दाबाच्या वायूंचा झोत चाकाच्या पात्यांवर सोडण्यात येतो व वायूच्या दाबाने चाकाला परिभ्रमी गती मिळते. या प्रकाराला ⇨वायू टरबाइन म्हणतात.

 

अंतर्ज्वलन-एंजिनांचे वर्गीकरण : (अ) इंधनाच्या प्रकारावरून (आ) इंधन पेटविण्याच्या पद्धतीवरुन (इ) एंजिनातील क्रियांच्या आवर्तन पद्धतीवरून, (ई) एका आवर्तनासाठी लागणाऱ्या दट्ट्याच्या धावांच्या संख्येवरुन, (ए) एंजिनातील शक्ती सिलिंडराच्या एकाच टोकाकडे उत्पन्न होते किंवा दोन्ही टोकांकडे उत्पन्न होते त्यावरुन, (ऐ) सिलिंडरांच्या संख्येवरुन व त्यांच्या मांडणीच्या पद्धतीवरुन व (ओ) दट्ट्याच्या सरकण्याच्या पद्धतीवरुन अंतर्ज्वलन-एंजिनांचे वर्गीकरण करता येते.

 

इंधनाकरिता पेट्रोलचा उपयोग करणाऱ्या एंजिनास ‘पेट्रोल एंजिन’ म्हणतात. बाहेरुन आणलेल्या जळणाऱ्या वायूंचा उपयोग करणाऱ्या एंजिनास ‘वायू एंजिन’ म्हणतात. क्रूड तेल जाळणाऱ्या एंजिनास ‘क्रूड ऑइल एंजिन’ व डीझेल तेल जाळणाऱ्या एंजिनास ‘डीझेल एंजिन’ म्हणतात. ज्या एंजिनात इंधन पेटविण्याकरता विद्युत्-ठिणगीचा उपयोग करतात त्याला ‘ठिणगी-प्रज्वलन एंजिन’ म्हणतात. सर्व जातींची पेट्रोल एंजिने व वायू एंजिने याच प्रकारची असतात. ज्या एंजिनात इंधन-तेल पेटविण्याकरिता संपीडन करुन तपमान वाढविलेल्या हवेचा उपयोग करतात, त्याला ‘संपीडन-प्रज्वलन-एंजिन’ म्हणतात. सर्व जातींची क्रूड ऑइल एंजिने व डीझेल एंजिने या प्रकारची असतात. १९२५ पर्यंत प्रचारात असलेल्या अंतर्ज्वलन-एंजिनामध्ये दट्टयाची सरक सरळ रेषीय होती. १९२६च्या सुमारास वँकेल या जर्मन अभियंत्यांनी चक्रीय गतीच्या दट्ट्या चे एंजिन शोधून काढले. त्या एंजिनात दट्ट्याची चक्रीय गती सरळ एंजिनदंडाला देता येऊ लागल्याने संयोग-दांडा व भुजा हे भाग वगळता आले व त्यामुळे एंजिनाची रचना सोपी झाली, शक्तिप्रेषण होताना मुख्य दंड फिरविण्याच्या प्रेरणेमधील म्हणजे परिबलामधील फरक पुष्कळच कमी झाला व संतुलन सोपे झाले.

अंतर्ज्वलन-एंजिनात उत्पन्न होणारी यांत्रिक शक्ती टरबाइन किंवा पाणचक्कीप्रमाणे अखंडित स्वरूपात उत्पन्न होत नसून ती टप्प्याटप्प्प्याने, थांबून थांबून उत्पन्न होत असते. प्रत्येक टप्प्यातील सर्व आवश्यक क्रिया आवर्तन-पद्धतीने घडत असतात. अशी आवर्तने ओटो, डीझेल किंवा मिश्र जातींची असतात.

 

ओटो आवर्तन-पद्धत: (पहा: आ. २). (अ) सिलिंडरामध्ये इंधन व हवा यांच्या मिश्रणाचे चोषण, (आ) चोषलेल्या मिश्रणाचे संपीडन, (इ) विद्युत्-ठिणगी पाडून संपीडित मिश्रणाचे पेटणे, जळणे व जळणाऱ्या वायूंचे प्रसरण आणि (ई) जळालेल्या वायूंचे सिलिंडराच्या बाहेर निघून जाणे म्हणजे निष्कासन. या चार मुख्य क्रिया एंजिनातील दट्ट्याच्या चार धावांत पूर्ण होतात. या प्रकारात एंजिनातील संपीडित इंधन-मिश्रणाचे आयतन कायम असतानाच ते पेट घेते.


डीझेल आवर्तन-पद्धत : (अ) सिलिंडरामध्ये नुसत्या स्वच्छ हवेचे चोषण, (आ) चोषलेल्या हवेचे संपीडन व तपमान-वर्धन, (इ) संपीडित व तापलेल्या हवेमध्ये इंधन-तेलाचा फवारा उडणे, फवारा तात्काळ पेटणे, इंधनाचे जळणे व जळणाऱ्या वायूंचे प्रसरण आणि (ई) जळालेल्या वायूंचे सिलिंडराच्या बाहेर निघून जाणे, अशा क्रिया ठराविक क्रमाने प्रत्येक आवर्तनात घडतात. या प्रकारच्या एंजिनात इंधनाचे पेटणे चालू असताना सिलिंडरामधील वायूंचा दाब जवळजवळ कायम राहतो.

 

इंधन पेटविण्याची मिश्र पद्धत : या प्रकारात इंधन-मिश्रणाचे पेटणे सुरू होताना मिश्रणाचे आयतन कायम असते. परंतु नंतर मिश्रणाचे आयतन वाढू लागले तरी मिश्रणाचे पेटणे चालू राहते, म्हणजे पेटण्याच्या पहिल्या भागात आयतन कायम राहून दाब वाढत जातो व दुसऱ्या भागात दाब कायम राहून आयतन वाढत जाते. नव्या जातीच्या संपीडन-प्रज्वलन-एंजिनात हीच पद्धत वापरण्यात येते.

 

वरील तीनही प्रकारची आवर्तने पूर्ण करण्यासाठी मंद गतीने चालणाऱ्या एंजिनात दट्ट्या च्या चार धावा म्हणजे भुजादंडाचे दोन फेरे व्हावे लागतात. या प्रकारच्या एंजिनाला ‘चारधावांच्या आवर्तनाचे एंजिन’ म्हणतात. जलद गतीने चालणाऱ्या काही एंजिनांत ही आवर्तने दट्ट्याच्या दोन धावांतच म्हणजे भुजादंडाच्या एका फेऱ्यात पूर्ण करण्याची व्यवस्था केलेली असते. अशा एंजिनास ‘दोन धावांच्या आवर्तनाचे एंजिन’ म्हणतात.

 

सर्वसाधारण कमी व मध्यम शक्तीच्या एंजिनात सिलिंडराच्या एका टोकावरच झडपा असलेले टोपण बसवलेले असते व दट्ट्याच्या टोपणाकडील एकाच बाजूकडे शक्ती-उत्पादनाचे कार्य होते. या जातीच्या एंजिनाला ‘एकेरी कार्याचे एंजिन’ म्हणतात. मोठ्या शक्तीच्या वायू-एंजिनात सिलिंडराच्या दोन्ही टोकांवर, झडपा असलेली सिलिंडर टोपणे बसवतात आणि दट्ट्याच्या दोन्ही बाजूंकडे शक्ती-उत्पादनाचे कार्य होते. या प्रकारात दट्टया व संयोगदांडा यांना जोडणारा एक जादा दांडा (दट्ट्या-दांडा) वापरावा लागतो. तो दांडा भुजादंडाकडील टोपणामधून आरपार नेलेला असतो. या ठिकाणी दांडा पुढे-मागे सरकताना त्याला फारसा घर्षण-विरोध होऊ नये व तेथून आतील संपीडित वायू निसटून बाहेर जाऊ नयेत, यासाठी विशेष व्यवस्था करावी लागते. अशा एंजिनात त्याच आकारमानाच्या एकेरी एंजिनाच्या दुप्पट शक्ती उत्पन्न करता येते.

अंतर्ज्वलन-एंजिनात उत्पन्न होणारी शक्ती थांबून थांबून उत्पन्न होत असल्यामुळे एंजिनाची सर्व शक्ती एकाच सिलिंडरात उत्पन्न केली तर भुजादंडावर झटके बसतात व भुजादंडाच्या वेगात सारखा बदल होत राहतो. त्यासाठी भुजादंडावर एक मोठे जडचक्र म्हणजे वेग बदलण्यास विलंब लावणारे वजनदार चाक बसवावे लागते. मोठ्या जडचक्राची एंजिने वाहनावर बसविणे फार अवघड होते. तसेच मोठ्या शक्तीकरिता एकच सिलिंडर वापरला तर त्याचा आकार फार मोठा असावा लागेल म्हणून सर्व शक्ती एकाच मोठ्या सिलिंडरातून उत्पन्न न करता ती अनेक लहान सिलिंडरांतून मिळून उत्पन्न करणे फार सोयीचे होते. अनेक सिलिंडर असणाऱ्या एंजिनात भुजादंडाला मिळणारी फिरण्याची शक्ती म्हणजे पीडनशक्ती एकदम न येता अनेक टप्प्यांनी येते व त्यामुळे भुजादंडाची गती संथ राहते व लहान जडचक्र वापरले तरी चालते. या प्रकाराच्या लहान शक्तीच्या एंजिनात सर्व सिलिंडर एकाच लांबट ओतीव ठोकळ्यात एकाच रांगेत जवळजवळ ठेवलेले असतात. भुजादंड साधारणतः क्षितिजाला समांतर राहील असा बसवलेला असतो व सर्व सिलिंडर त्याच्या वरच्या बाजूवर उभे केलेले असतात. सिलिंडरांच्या एकंदर संख्येवरून एंजिनाला दोन, चार किंवा सहा सिलिंडरांचे एंजिन असे म्हणतात. काही प्रकारांत सिलिंडरांचे दोन सारखे गट करुन एक गट एका पातळीत व दुसरा निराळ्या पातळीमध्ये बसवलेला असतो. हे दोन्ही गट सामायिक भुजादंडाच्या मध्यरेषेतून जाणाऱ्या उभ्या पातळीच्या दोन्ही बाजूस सारखाच व सामान्यतः ४५ कोन करुन बसविलेले असतात. यामुळे भुजादंडाचे संतुलन चांगले होते व तो फार संथपणे फिरतो. या प्रकारास दोन तिरप्या गटांचे एंजिन म्हणजे ‘व्ही-एंजिन’ म्हणतात. एंजिनांच्या दुसऱ्या एका प्रकारात सिलिंडरांचे दोन सारखे गट करुन ते मध्यभागी ठेवलेल्या सामायिक भुजादंडाच्या दोन्हीकडे पण एकाच पातळीत ठेवतात. म्हणजे दोन्हीकडील भागांमध्ये एकंदर १८० चा कोन असतो. अशा एंजिनास ‘विरुद्ध दट्ट्यांचे एंजिन’ म्हणतात. एंजिनातील आणखी एका प्रकारात सर्व सिलिंडर मध्यभागी ठेवलेल्या सामायिक भुजादंडाभोवती अरीय दिशेने सारखे कोन करुन ठेवलेले असतात. या एंजिनाला ‘अरीय एंजिन’ म्हणतात. अशा एंजिनाचे संतुलन फार उत्तम करता येते. या एंजिनाचा भुजादंड आडवा किंवा उभाही ठेवता येतो.

एंजिनातील अंतर्गत उष्णतेमुळे एकंदर एंजिनाचे तपमान फार वाढू नये म्हणून ते थंड ठेवण्यासाठी जेथे हवेचा झोत वापरतात त्या एंजिनाला ‘हवेने थंड राहणारे एंजिन’ म्हणतात. ज्या एंजिनात या कामासाठी थंड पाण्याचा उपयोग करतात त्याला ‘पाण्याने थंड राहणारे एंजिन’ म्हणतात.

अंतर्ज्वलन-एंजिनाचे घटक व रचना: अंतर्ज्वलन- एंजिन हे साधारणतः वाफ-एंजिनाच्या धर्तीवरच बनवलेले असते. आ. १ मध्ये चार धावांच्या आवर्तन पद्धतीच्या ठिणगी-प्रज्वलन-एंजिनाचे मुख्य घटक दाखविले आहेत. हे एंजिन एकेरी पद्धतीचे असून त्याचे सिलिंडर, दट्ट्या, दट्ट्याखीळ, संयोगदांडा, जाखीळ, भुजादंड, मुख्य धारवे, जडचक्र, चोषण व निष्कासन झडपा, कॅमदंड (म्हणजे झडपा उचलण्याचे उंचवटे असलेला दंड), ठिणगी प्लग (म्हणजे ठिणगी पाडण्याचे साधन), ठिणगी उत्पन्न करण्यासाठी प्रवर्तन वेटोळे आणि विद्युत-घटमाला किंवा चिरचुंबकी जनित्र (मॅग्नेटो), वंगण पुरवठ्याचा पंप व कारब्युरेटर (इंधन व हवा मिसळण्याचे साधन) असे मुख्य घटक असतात.

आ. १ ठिणगी-प्रज्वलन-पन्द्धतीचे एंजिनाचे घटक, (१) सिलिंडर, (२) दट्टया, (३) सिलिंडराचे टोपण, (४) संयोगदांडा, (५) भुजादंड, (६) कॅमदंड, (७) पाण्याचे आवरण, (८) चोषण-झडप, (९) ठिणगी-प्लग, (१०) हवा गाळणी, (११) मुख्य धारवा, (१२) भुजा-पेटी.या एंजिनातील सिलिंडराभोवती पाणी खेळवण्याकरिता विशेष जागा ठेवलेली असते व गरम झालेले पाणी पुन्हा थंड करण्यासाठी एक उष्णता बाहेर घालविणारा घटक म्हणजे उष्णता-प्रारणक ठेवलेला असतो. सिलिंडरामध्ये ज्वलनक्रिया होत असली तरी त्याच्याभोवती पाण्याने वेष्टन असल्यामुळे सिलिंडर फार तापत नाही. तापलेल्या दट्ट्यातील खालच्या काही उष्णता सिलिंडरामागे पाण्याकडे जाते व काही उष्णता दट्ट्याच्या बाजूवर उडणाऱ्या वंगण-तेलाच्या द्वारे बाहेर पडते. दट्ट्याखीळ व भुजाखीळ यांना जोडणाऱ्या संयोगदांड्यामुळे दट्ट्या च्या सरळ रेषेतील पुढे व मागे सरकण्याच्या म्हणजे पश्चाग्र गतीचे रुपांतर होऊन भुजादंडाला परिभ्रमी गती मिळते. भुजादंडाचा एक फेरा होत असताना दट्टयाच्या दोन धावा होतात. भुजादंड एंजिनाच्या बैठकीतील मुख्य आधार नळ्यांमध्ये म्हणजे धारव्यांमध्ये बसवलेला असतो व भुजादंडाला समांतर किंवा काटकोनात बसवलेला कॅमदंड खुणा केलेल्या दंतचक्रांनी भुजादंडाला जोडलेला असतो. तो भुजादंडाच्या निम्म्या वेगाने फिरतो. कॅमदंडावर बसवलेले दोन उंचवटे आळीपाळीने चोषण-झडप व निष्कासन-झडप योग्य वेळी उचलून त्यांना उघडतात व स्प्रिंगेच्या मदतीने त्या योग्य वेळी बंद होतात. ठिणगी उत्पन्न करणारे चिरचुंबकी जनित्र म्हणजे मॅग्नेटो साधारणतः भुजादंडालाच जोडलेला असतो. भुजादंड फिरू लागला म्हणजे मॅग्नेटो चालू होतो व त्यातील द्वितीयक विद्युत्-वेटोळ्यात उच्च विद्युत्‌दाब निर्माण होतो. हा दाब ठिणगी-प्लगाला योग्य वेळी पुरवला जातो व त्यामुळे ठिणगी-प्लगाच्या फटीमधून विद्युत्-ठिणगी उडते व इंधन पेटते.

कार्यपद्धती :पेट्रोल एंजिन : दट्ट्याच्याचार धावांत पूर्ण होणाऱ्या आवर्तनाच्या ठिणगी-प्रज्वलन-पद्धतीच्या एंजिनात (आ. २.) दट्ट्याच्या पहिल्या धावेत चोषण-झडप उघडी असते. भुजादंडातील शक्तीने दट्ट्या सिलिंडराच्या माथ्याकडील स्थिर स्थानाकडून (शीर्षस्थिर स्थानाकडून) पायाकडील स्थिर स्थानाकडे (पादस्थिर स्थानाकडे) ओढला जातो व बाहेरची स्वच्छ हवा व पेट्रोलचे बाष्प यांचे मिश्रण किंवा हवा व जळाऊ वायू यांचे मिश्रण सिलिंडरामध्ये चोषूण घेतले जाते. दट्ट्याच्या दुसऱ्या धावेत दोन्ही झडपा बंद असतात. भुजादंडातील शक्तीने दट्ट्या पायाकडच्या स्थिर स्थानाकडून माथ्याकडच्या स्थिर स्थानाकडे रेटला जातो, सिलिंडराच्या आत असलेल्या इंधन-मिश्रणाचे संपीडन होते. शेवटी विद्युत्-ठिणगी उडते आणि संपीडित मिश्रण पेट घेते व त्याचा दाब वाढतो. संपीडित वायू दट्ट्या व सिलिंडर यांच्यामधील फटीतून निसटून बाहेर जाऊ नयेत म्हणून दट्ट्या वर बिडाच्या दोन किंवा तीन लवचिक कड्या बसविलेल्या असतात. दट्ट्याच्या तिसऱ्या धावेत दोन्ही झडपा बंद असतात व जळालेल्या वायूंच्या दाबाने दट्ट्या माथ्याकडच्या स्थिर स्थानाकडून पायाकडल्या स्थिर स्थानाकडे रेटला जातो व यांत्रिक शक्ती उत्पन्न होते. दट्ट्याच्या चौथ्या धावेत जळालेले वायू बाहेर घालविणारी निष्कासन-झडप उघडी असते, दट्ट्या भुजादंडातील शक्तीने पायाकडील स्थिर स्थानाकडून माथ्याकडच्या स्थिर स्थानाकडे रेटला जातो व सिलिंडरातील जळालेले वायू निष्कासन-झडपेतून बाहेर जातात. अशा रीतीने एक आवर्तन पूर्ण झाल्यावर दुसऱ्या आवर्तनास सुरुवात होते.

आ. ३. दोन धावांच्या ठिणगी-प्रज्वलन- एंजिनातील कार्याचे टप्पे (अ) ठिणगी पाडून संपीडित इंधन-मिश्रणाचे ज्वलन व प्रसारण : (१) ठिणगी-प्लग, (२) निष्कासन-मार्ग, (३) इंधन-मिश्रणाच्या चोषणाची झडप, (४) थोडेसे संपीडित इंधन-मिश्रण सिलिंडरामध्ये जाण्याचा मार्ग (आ) जळालेल्या वायूंचे निष्कासन (इ) नव्या इंधन-मिश्रणाचे सिलिंडरामध्ये भरण (ई) इंधन-मिश्रणाचे सिलिंडरामध्ये अधिक संपीडन.दोन धावांच्या आवर्तनाच्या ठिणगी-प्रज्वलन-एंजिनात (आ.३) प्रत्येक आवर्तनाकरिता साधारणतः २ / धावांचा काल लागतो. परंतु एका आवर्तनातील दोन धावांचा काल गेल्यावर दुसऱ्या आवर्तनाची सुरुवात होते व बाकीच्या / कालात दोन्ही आवर्तनांचे कार्य चालू असते, त्यामुळे सरासरीने दोन धावांच्या कालातच म्हणजे भुजादंडाच्या एका फेऱ्यातच एक आवर्तन पूर्ण झाल्यासारखे दिसते (पहा : आ ४ आ). या एंजिनात पहिल्या धावेत दट्ट्या माथ्याकडच्या स्थिर स्थानाकडून पायाकडच्या स्थिर स्थानाकडे जाताना ४/५ अंतर गेल्यावर चोषण-झडप उघडते व आवर्तनाची सुरुवात होते. या वेळी निष्कासन-झडप उघडी असते व सिलिंडरातील वायूंचा दाब कमी झालेला असतो. थोडे संपीडित केलेले इंधनवायूंचे मिश्रण सिलिंडराच्या एका बाजूकडील चोषण-द्वारातून आत शिरते व त्यामुळे पूर्वी जळालेले वायू सिलिंडराच्या दुसऱ्या बाजूकडील निष्कासन-द्वारातून बाहेर ढकलले जातात. दट्ट्या पायाकडच्या स्थिर स्थानावर गेला म्हणजे भुजादंडातील शक्तीने परत माथ्याकडच्या स्थिर स्थानाकडे रेटला जातो. दट्ट्याच्या या दुसऱ्या धावेतील पहिले १/५ अंतर गेल्यावर चोषणद्वार बंद होते व लगेच निष्कासन-द्वारही बंद होते व त्या धावेच्या बाकीच्या ४/५ भागात सिलिंडरामध्ये आलेल्या इंधनवायूंचे संपीडन होते. या धावेच्या शेवटी विद्युत्-ठिणगी उडते, संपीडित वायू पेट घेतात व त्या वायूंचा दाब वाढतो. तिसऱ्या धावेच्या पहिल्या ४/५ भागात जळणाऱ्या वायूंच्या दाबाने दट्ट्या माथ्याकडच्या स्थिर स्थानाकडून पायाकडच्या स्थिर स्थानाकडे रेटला जातो व यांत्रिक शक्तीचे उत्पादन होते. दट्ट्या हे ४/५ अंतर पुढे गेला म्हणजे निष्कासन-झडप उघडते व दुसऱ्या आवर्तनास सुरुवात होते. या प्रकारच्या दट्ट्या च्या पहिल्या धावेच्या शेवटच्या १/५ भागात व दुसऱ्या धावच्या पहिल्या १/५ भागात एकाच वेळी पहिल्या आवर्तनातील निष्कासनाचे कार्य चालू असते व दुसऱ्या आवर्तनातील चोषणाचे कार्यही चालू असते.

चक्रिय एंजिन : हे अंतर्ज्वलन-एंजिनाचाच एक प्रकार असून त्यात चोषण, संपीडन, शक्तिप्रदान व निष्कासन या क्रिया घडतातच पण त्याचे वैशिष्ट्य म्हणजे त्यात संयोग-दांडा व भुजा यांच्या मध्यस्थीशिवाय शक्तिप्रेषण सरळ एंजिन-दंडाला होते. याचे चार प्रकार आहेत :


(१) टी. चूडी यांनी १९२७ साली तयार केलेले एंजिन प्रयोगात्मक असून त्याचा सिलिंडर मोटारीच्या टायरात बसवलेल्या व हवा भरुन फुगवलेल्या रबरी नळीसारखा असतो. या नळीत बरोबर बसतील अशा छेदाचे (भरीव कड्याचे तुकडे) लहानसे चार दट्ट्ये असतात. समोरा-समोरचे दोन दट्ट्ये जोडून यांचे दोन गट केलेले असतात. दट्ट्यांमुळे सिलिंडराचे चार भाग पडतात. दट्ट्याच्या गटांना सापेक्ष गती देऊन त्यांच्यामधील जागा कमीजास्त करतात. असे झाल्याने ओटो आवर्तनातील निरनिराळ्या क्रिया घडवून आणता येतात.

वरील जातीच्या एंजिनाचा दुसरा एक प्रकार म्हणजे ई. काउर्टझ यांनी तयार केलेल्या प्रायोगिक एंजिनाचा. यांचे एंजिन साधारणतः चूडी यांच्या एंजिनासारखेच असते पण त्याचे चार दट्ट्ये जाडशा चकतीसारखे असतात. या दट्ट्यांचे वरीलप्रमाणेच दोन गट असतात. त्यांतील एक गट स्थिर कोनीय वेगाने फिरतो पण दुसरा दंतचक्रे व भुजा यांच्या क्लिष्ट रचनेच्या साहाय्याने विषम वेगाने फिरवला जातो. अशा गतीमुळे या चार दट्ट्यांमधील आयतन कमीजास्त करता येऊन ओटो आवर्तनातील सर्व क्रिया घडवून आणता येतात. या एंजिनात एका प्रयोगाच्या वेळी ४,००० फेरे / मि. वेगात २१३ अश. उत्पन्न करता आली.

याच जातीतला आणखी एक प्रकार म्हणजे विरमेल यांच्या एंजिनाचा. यातील सिलिंडर व दट्ट्ये काउर्टझ एंजिनातल्याप्रमाणेच असतात. पण दट्ट्यांच्या गटाला अंतरित गती दिलेली असते.

(२) दुसरा प्रकार म्हणजे मुख्य दंडाच्या अक्षाभोवती काही ठराविक अंतरावर असलेल्या वर्तुळाकार मार्गाने फिरत जाणाऱ्या दट्ट्याचे म्हणजे विकेंद्री घूर्णकाचे एंजिन. यात एका विकेंद्री घूर्णकाद्वारे एंजिनाच्या मुख्य दंडाला गती दिली जाते. याचा सिलिंडर किंचित दीर्घवर्तुळी छेदाचा असतो व त्यात एक त्रिकोणी छेदाचा दट्ट्या फिरतो. दट्ट्या च्या त्रिकोणी छेदामुळे सिलिंडरात वर्तुळाच्या खंडकाच्या आकाराच्या तीन स्वतंत्र पोकळ्या तयार होतात. घूर्णक फिरत असताना त्याच्या विकेंद्रतेमुळे या पोकळ्यांचे आयतन (घनफळ) कमीजास्त होते आणि त्यामुळे त्यात ओटो आवर्तनाच्या क्रिया घडवून आणणे शक्य होते. हे एंजिन म्हणजेच प्रसिद्ध वँकेल एंजिन होय. रेनॉल्ट-रँबलर एंजिन हे साधारण वँकेल एंजिनासारखेच आहे पण त्यात दट्ट्याला चार कान असतात व सिलिंडरात पाच पोकळ जागा असतात. याच्या सिलिंडराचा बाह्यभाग मात्र साध्या दंडगोल-आकाराचा असतो.

(३) वॅली आणि शेफेल यांचे बहुघूर्णकी एंजिन हा तिसरा प्रकार आहे. याचा सिलिंडर दीर्घवर्तुळी छेदाचा असून त्यात दोन दंड असतात. या दोन दंडांवर प्रत्येकी दोन ते पाच कान असलेले घूर्णक बसवलेले असतात. त्यांच्या फिरण्याने सिलिंडरातील पोकळ्यांचे आयतन कमीजास्त होऊन ओटो-आवर्तनाचे कार्य साधले जाते.

(४) चौथा प्रकार फिरत्या ठोकळ्याचे मर्सर एंजिन हा आहे. यात पश्चाग्र गतीचे दोन मुक्त दट्ट्ये असून ते एका ठोकळ्यात बसवलेले असतात.दट्ट्याला मिळणाऱ्या गतीमुळे तो ठोकळा एका सिलिंडरात फिरतो. ही त्याची चक्रीय गती सरळ एंजिन-दंडाला मिळते [→ चक्रीय एंजिन ].

डीझेल एंजिन : दट्ट्याच्या चार धावांत पूर्ण होणाऱ्या आवर्तनाच्या डीझेल एंजिनात दट्ट्याच्या पहिल्या धावांत चोषण-झडप उघडी असते व भुजादंडातील शक्तीने दट्या माथ्याकडच्या स्थिर स्थानाकडून पायाकडच्या स्थिर स्थानाकडे ओढला जातो. यावेळी सिलिंडरामध्ये स्वच्छ हवेचे चोषण होते. दुसऱ्या धावेत दोन्ही झडपा बंद असतात व भुजादंडाच्या शक्तीने दट्ट्या पायाकडील स्थिर स्थानाकडून माथ्याकडच्या स्थिर स्थानाकडे रेटला जातो. सिलिंडरामध्ये असलेल्या हवेचे संपीडन होते व हवेचे तपमान वाढते. या धावेच्या शेवटी एका स्वतंत्र पिचकारी-झडपेतून सिलिंडराच्या ज्वलनकोठीमध्ये इंधन-तेलाचा फवारा उडविला जातो. या धावेतील संपीडनाचा दाब इतका असतो की त्यामुळे वाढलेले हवेचे तपमान आत येणाऱ्या इंधनतेलाला तात्काळ पेटविण्यास पुरेसे असते. या धावेच्या शेवटी व तिसऱ्या धावेच्या सुरूवातीस आत येणारे इंधनतेल पेटून जळणाऱ्या वायूंचा दाब वाढतो व त्या दाबाने दट्ट्या माथ्याकडच्या स्थिर स्थानाकडून पायाडच्या स्थिर स्थानाकडे रेटला जातो व यांत्रिक शक्तीने निर्माण होते. चौथ्या धावेत निष्कासन-झडप उघडते, भुजादंडाच्या शक्तीने दट्ट्या पायाकडील स्थिर स्थानाकडून माथ्याकडच्या स्थिर स्थानाकडे रेटला जातो व जळालेले वायू सिलिंडरातून बाहेर जातात आणि आवर्तन पूर्ण होते.

दोन धावांत पूर्ण होणाऱ्या आवर्तनाच्या डीझेल एंजिनात दोन धावांच्या ठिणगी-एंजिनाप्रमाणेच दट्ट्याच्या पहिल्या धावेत दट्ट्या / अंतर पुढे गेल्यावर आवर्तनाची सुरूवात होते. या वेळी निष्कासन-झडप उघडी असते. चोषण-झडप उघडते, दुसरीकडे संपीडित केलेली स्वच्छ हवा सिलिंडरामध्ये घुसते व पूर्वी न जळालेल्या वायूंना निष्कासन-झडपेतून बाहेर ढकलून सिलिंडरामध्ये भरते. दट्ट्या पायाकडील स्थिर स्थानापर्यंत जाऊन परत येताना दुसऱ्या धावेत भुजादंडातील शक्तीने माथ्याकडच्या स्थिर स्थानाकडे रेटला जातो. या धावेत दट्ट्या पहिले / अंतर पुढे गेल्यावर चोषण झडप बंद होते व लगेच निष्कासन-झडप बंद होते. बाकीच्या / धावेत, आत आलेल्या हवेचे आणखी संपीडन होते व तिचे तपमान वाढते. या धावेच्या शेवटी एका पिचकारी-झडपेतून इंधनतेलाचा फवारा सिलिंडरच्या ज्वलन-कोठीत उडविण्यात येतो. तो आतील तापलेल्या हवेने एकदम पेटतो व जळणाऱ्या वायूंचा दाब वाढतो. तिसऱ्या धावेत जळणाऱ्या वायूंच्या दाबाने माथ्याकडील स्थिर स्थानाकडून पायाकडील स्थिर स्थानाकडे रेटला जातो. व यांत्रिक शक्तीचे उत्पादन होते. दट्ट्या / अंतर पुढे गेला म्हणजे निष्कासन-झडप उघडते व लगेच चोषण-झडप उघडते आणि दुसऱ्या आवर्तनाची सुरूवात होते. दट्ट्या पायाकडील स्थिर स्थानाकडे जाऊन परत येताना /अंतरावर आला म्हणजे निष्कासन-झडप बंद होते व त्या वेळी पहिले आवर्तन पूर्ण होते.

एंजिनाची निर्देशित अश्वशक्ती : एंजिनाला जोडलेल्या एका यंत्राच्या साहाय्याने एंजिनाच्या एका पूर्ण आवर्तनातील सिलिंडरातील आयतन व दाब यांचे संबंध दर्शविणारे आलेख काढण्यात येतात. या आलेखांना निर्देशक आलेख म्हणतात व त्यांच्या क्षेत्रफळावरुन काढलेल्या ⇨ अश्वशक्तीला निर्देशित अश्वशक्ती (नि. अश.) म्हणतात. नि. अश. ही एंजिनाच्या सिलिंडरामध्ये निर्माण झालेली एकंदर अश्वशक्ती होय. एंजिन-निर्देशकाच्या साहाय्याने मिळणारे निर्देशक आलेख आ. ४ मध्ये दाखविले आहेत. आलेखाच्या निष्पन्न क्षेत्रफळाला पायाच्या लांबीने भागून सरासरी उंची मिळते व त्यावरुन सरासरी परिणामी दाब (स.प.दा.) काढता येतो. ची किंमत समजली म्हणजे खालील सूत्राने एंजिनाची निर्देशित अश्वशक्ती काढता येते.

नि. अश. =

क्ष ल सं

७५

यामध्ये = स. प. दा. किग्रॅ. / सेंमी. , क्ष = दट्ट्यारचे क्षेत्रफळ सेंमी. , ल = दट्टयाच्या धावेची लांबी मीटर आणि सं = प्रतिसेकंद पूर्ण आवर्तनांची संख्या आहे.

 

एंजिनाची उपयुक्त अश्वशक्ती (उ. अश.) ही एंजिनाच्या भुजदंडातून बाहेर जाणारी व उपयुक्त कार्य करु शकणारी असून विशेष उपकरणांच्या साहाय्याने मोजता येते. उ. अश. ही नि. अश. पेक्षा कमी असते. या दोहोंमधील फरक ही घर्षणामुळे वाया गेलेली एंजिनाची घर्षण अश्वशक्ती होय.

D

एंजिनाची यांत्रिक कार्यक्षमता खालील सूत्राने काढता येते :

 

यांत्रिकी कार्यक्षमता =

उपयुक्त अश्वशक्ती

निर्देशित अश्वशक्ती

नि.अश. च्या सूत्रातील द हा दट्टयावरील सरासरी परिणामी दाबाचा निर्देशांक आहे. द व यांत्रिक कार्यक्षमता यांच्या गुणाकाराने उपयुक्त सरासरी परिणामी दाब ही राशी मिळते व ती उपयुक्त अश्वशक्ती

आ. ४ (अ). चार धावी आवर्तनाच्या एंजिनाचा निर्देशक आलेख.

काढण्याच्या समीकरणात उपयोगी पडते.

एंजिनाचे कार्यमान : इंधनाची काटकसर दर ताशी लागणाऱ्या इंधनाचे वजन व उपयुक्त अश्वशक्ती यांच्या गुणोत्तराने दर्शवितात. यालाच ‘विशिष्ट इंधन-व्यय’ म्हणतात. आ. ५ मध्ये १५० उ. अश.च्या पेट्रोल एंजिनाचा स्थिर वेग व बदलत्या भारातील कार्यमानाचा आलेख दिला आहे. त्यावरून जास्तीत जास्त काटकसरीसाठी या एंजिनावर १०५ उ. अश.चा भार असला पाहिजे असे दिसते.

आ.५ एंजिनाचा विशिष्ट इंधन-व्यय आलेख.

आवर्तनांचे सैद्धांतिक विवेचन : निरनिराळ्या जातींच्या एंजिनांतील कार्यांची तुलना करण्यासाठी निरनिराळ्या गुणांच्या इंधन मिश्रणाऐवजी हवा हीच एकमेव कार्यकारी माध्यम आहे असे मानले तर या सर्व ऊष्मागतिक म्हणजे उष्णतेपासून गती उत्पन्न करणाऱ्या यंत्रातील आवर्तनांचा विचार करणे सोयीचे होते. ओटो आवर्तनात ज्वलनाची उष्णता संपीडित हवेचे आयतन कायम असताना दिली जाते. डीझेल आवर्तनात ही उष्णता संपीडित हवेचे आयतन वाढत असताना व दाब कायम असताना दिली जाते आणि मिश्र जातीच्या आवर्तनात ती प्रथम संपीडित हवेचे आयतन कायम असताना व नंतर त्या हवेचे आयतन वाढत असताना पण दाब कायम असताना दिली जाते. या तिन्ही प्रकारांतील कार्यक्षमतेचे सूत्र संपीडन गुणोत्तर (म्हणजे संपीडन धाव सुरू होताना सिलिंडरात असलेल्या वायूचे आयतन व पेट घेण्याच्या वेळेचे वायूचे आयतन यांचे गुणोत्तर) आणि प्रसरण गुणोत्तर (म्हणजे निष्कासन झडप उघडताना सिलिंडरात असलेले जळत्या वायूचे आयतन यांचे गुणोत्तर) यांच्या परिमाणात काढता येते.

ओटो-आवर्तनाची ऊष्मीय कार्यक्षमता : ही

η=१ −

(

)

γ−१

सं

या सूत्राने दाखविली जाते. यामध्ये सं = संपीडन गुणोत्तर व y = हवेचा दाब कायम असल्यावेळची विशिष्ट उष्णता (म्हणजे एक ग्रॅम हवेचे तपमान १ सें. वाढविण्यास लागणारी उष्णता ) व हवेचे आयतन कायम असल्यावेळेची विशिष्ट उष्णता यांचे गुणोत्तर असून त्याचे मूल्य १.४ आहे.

या सूत्रावरून संपीडन-गुणोत्तर जितके वाढवावे तितकी कार्यक्षमता वाढत जाईल असे दिसते.

डीझेल-आवर्तनाची ऊष्मीय कार्यक्षमता : ही

n

=

{

 

(

सं

)γ

-१

}

 

प्र

γ

संγ -१

X

(

-१

)

प्र


या सूत्राने दाखविली जाते. यामध्ये प्र = प्रसरण-गुणोत्तर आहे. वरील दोन्ही सूत्रांवरून असे दिसते की संपीडन गुणोत्तर एकच असले तर ओटोआवर्तनाची ऊष्मीय कार्यक्षमता डीझेल-आवर्तनापेक्षा जास्त असेल, परंतु ओटो-आवर्तनाच्या पेट्रोल एंजिनात इंधनवायूचा स्फोट होण्याची शक्यता असल्याने प्रत्यक्ष व्यवहारात संपीडन-गुणोत्तर एका मर्यादेपेक्षा जास्त वाढवता येत नाही.

डीझेल एंजिनात संपीडन होत असलेल्या हवेचा स्फोट होण्याची शक्यता नसल्याने संपीडन-गुणोत्तर पुष्कळ वाढवता येते व विपुल हवेमुळे इंधनाचे ज्वलनही उत्तम होते. त्यामुळे डीझेल एंजिनाची ऊष्मीय कार्यक्षमता पेट्रोल एंजिनापेक्षा पुष्कळ जास्त असते.

इंधन व हवा यांचे प्रमाण : अंतर्ज्वलन-एंजिनात वापरण्यात येणाऱ्या सर्वसामान्य इंधनात साधारणतः कार्बन व हायड्रोजन हेच मुख्य घटक असतात व इतर घटकांचे प्रमाण अगदी थोडे असते. इंधनाच्या पूर्ण ज्वलनाकरिता प्रत्येक किग्रॅ. इंधनासाठी ठराविक किग्रॅ. हवेची जरुरी असते. हे हवेचे वजन रासायनिक सूत्रांच्या साहाय्याने काढता येते. हे वजन म्हणजे एका किग्रॅ. इंधनाकरिता लागणारे हवेचे कमीतकमी वजन होय. परंतु प्रत्यक्षात एंजिनाचा विशिष्ट इंधनव्यय (म्हणजे सरासरी एक अश्वशक्ती उत्पन्न करण्यासाठी एका तासात खर्च होणारी इंधनराशी) कमी होण्याकरिता हवेच्या अशा कमीतकमी वजनापेक्षा थोडी जास्तच हवा पुरवावी लागते. पण जास्तीत जास्त शक्ती उत्पन्न करताना मिश्रणामध्ये इंधनाचे प्रमाण वाढवावे लागते. अशा वेळी वरच्यापेक्षा हवा अर्थातच कमी असते. इंधनाच्या घटकांनुसार पूर्ण ज्वलन होण्याकरिता वजनाने १५ ते २० पट हवा लागते.

एंजिनाच्या कार्यमानाचे विश्लेषण करताना त्यात जळणारे इंधन व हवा यांच्या गुणोत्तराची माहिती असणे फार उपयुक्त व महत्त्वाचे असते. जळणारे इंधन व हवा यांचे प्रमाण प्रयोगशाळेत दोन रीतींनी काढता येते :(१) एका ठराविक काळात एंजिनात जळणाऱ्या इंधनाचे व हवेचे प्रत्यक्ष वजन घेऊन व (२) एंजिनातून निष्कासित होणाऱ्या वायूचे पृथक्करण करून. अंतर्ज्वलन-एंजिनात इंधन व हवा यांचे निरनिराळे प्रमाण वापरणे शक्य असले तरी ठिणगी-प्रज्वलन-एंजिनात सर्व हवा ज्वलनासाठी वापरली गेली म्हणजे, जेव्हा इंधन-मिश्रण दाट असेल तेव्हा, सर्वांत अधिक शक्ती निर्माण होते. पण हवा जास्त व इंधन कमी असे विरळ मिश्रण असल्यास काटकसर साधली जाते. संपीडन-प्रज्वलन-एंजिनालाही हे नियम लागू होतात. परंतु या एंजिनात साधारणतः रासायनिक दृष्टया जरूर असलेल्या प्रमाणापेक्षा सर्व परिस्थितींत हवेचे प्रमाण अधिकच असते. ढोबळ मानाने अंतर्ज्वलन-एंजिनाचा विशिष्ट इंधनव्यय ०.२५ ते ०.३५ किग्रॅ. / उ. अश. तास असतो.

ठिणगी-प्रज्वलन-एंजिनातील इंधन-मिश्रण व राशी नियंत्रण : ठिणगी-प्रज्वलन-एंजिनात लागणाऱ्या इंधनाचे हवेबरोबर पाहिजे त्या प्रमाणात एकजीव मिश्रण करण्यासाठी ⇨ कारब्युरेटर बसवलेला असतो. शक्ति-उत्पादनाला जरुर असलेल्या इंधन-मिश्रणाची राशी नियंत्रित करण्यासाठी कारब्युरेटरामध्येच एक झडप बसवलेली असते.

हवेचा अतिरिक्त पुरवठा : अंतर्ज्वलन-एंजिनापासून मिळणारी शक्ती ही त्यामधील इंधन-ज्वलनाकरिता किती हवा वापरली जाते यावर अवलंबून असते. नैसर्गिकरित्या हवा चोषणाऱ्या एंजिनाची शक्ती वातावरणाच्या स्थितीवर अवलंबून असते. उंच ठिकाणी हवेची घनता कमी असल्याने तेथे एंजिनापासून कमी शक्ती निर्माण होते. अशा वेळी एंजिनाला वाढीव दाबाच्या हवेचा पुरवठा करुन त्याची शक्ती वाढवता येते. नैसर्गिक दाबाच्या ऐवजी कृत्रिम रीतीने वाढविलेल्या दाबाची हवा एंजिनाला पुरविण्याच्या क्रियेस हवेचा अतिरिक्त पुरवठा करणे म्हणजेच ‘हवेचे अधिभरण’ म्हणतात. या कामासाठी साधरणतः एंजिनाच्या शक्तीनेच चालणारा एक फिरणाऱ्या चक्राच्या मध्य भागाकडून परिघाकडे ढकलणारा म्हणजे अपमध्य जातीचा हवा-संपीडक बसवलेला असतो. परंतु काही प्रकारांत एंजिनात निष्कासित होणाऱ्या वायूने एक टरबाइन फिरवले जाते व त्याच्या शक्तीने हवा-संपीडक फिरतो. साधारणतः ठिणगी-प्रज्वलन जातीच्या विमान-एंजिनात दाबलेली हवा पुरविण्याची व्यवस्था करावी लागते व काही शर्यतीच्या मोटारगाड्यांच्या एंजिनांतही ती केलेली असते. अतिरिक्त हवेचा पुरवठा केल्याने सिलिंडरामध्ये मिश्रणाच्या संपीडनाचा दाब वाढतो व स्फोट होण्याची भीती असते.

त्याकरिता अतिरिक्त हवेच्या पेट्रोल-एंजिनासाठी विशेष प्रकारचे उच्च दाब सहन करणारे

आं ६ ज्वलनकोठीचे प्रकार (अ) ठिणगी-प्रज्वलन-एंजिनातील ज्वलनकोठी : (१) ज्वलनकोठी, (२)ठिणगीप्लग, (३) झडप, (४) संयोगसंदांडा, (५) सिलिंडर, (६) दट्टया (आ) संपीडन-प्रज्वलन-एंजिनातील ज्वलनकोठी : (१)ज्वलनकोठी, (२)इंधन-अंतःक्षेपक, (३) अंतःक्षेपकाचे कॅम, (४) संयोगदांडा, (५) सिलिंडर, (६) दट्टया.म्हणजेच उच्च ऑक्टेन-अंकाचे व महाग असलेले पेट्रोल वापरावे लागते. संपीडन-प्रज्वलन- एंजिन हे अतिरिक्त हवेच्या पुरवठ्यासाठी अगदी योग्य असते. याच्या बाबतीत संपीडित हवेचा स्फोट होण्याची भीती नसते. अतिरिक्त हवेची घनता जास्त असते त्यामुळे संपीडनाच्या शेवटी हवेचा दाब पुष्कळ वाढतो व इंधन लवकर पेट घेते. तसेच अधिक हवा आत आल्याने दरवेळी अधिक इंधन जळू शकते व एंजिनाची एकंदर शक्ती वाढवता येते.

इंधनाचे प्रज्वलन : ज्या तापमानाला इंधन आपोआप पेट घेते त्या तपमानाला ‘इंधन-प्रज्वलन-तपमान’ म्हणतात. पेट्रोल किंवा तत्सम वायुरूप इंधनावर चालणाऱ्या एंजिनात इंधन पेटविण्याकरिता ज्वलनकोठीत विद्युत्- ठिणगी पाडण्याची योजना केलेली असते. डीझेल तेलावर चालणाऱ्या एंजिनात संपीडित हवेचे तपमान प्रज्वलन-तपमानापेक्षा जास्त वाढलेले असते, त्यामुळे इंधन पेटविण्यासाठी विद्युत्-ठिणगीची आवश्यकता नसते. या एंजिनात येणारे इंधन संपीडित हवेत शिरल्याबरोबर पेट घेते.

विस्फोट आणि ठोके : ठिणगी-प्रज्वलन-एंजिनात ठिणगीच्या जागी ज्योत तयार होऊन ती इंधन-मिश्रणाच्या सर्वात दूर असलेल्या भागापर्यंत पोचण्यापूर्वी जर तेथील दाब व तपमान स्वयंप्रज्वलन-बिंदूच्या वर गेले तर तेथील मिश्रणाचा विस्फोट होतो व त्यामुळे धातूच्या ठोक्यासारखा आवाज येतो. अशा विस्फोटामुळे एंजिनाच्या सर्व भागांवर ताण पडतो, भुजादंडाच्या गतीच्या लयीत विषमता येते व कार्यक्षमता घटते म्हणून असे विस्फोट टाळणे आवश्यक असते. पेट्रोल-मिश्रणाच्या संपीडनाचा दाब जितका अधिक असेल तितकी विस्फोटाची शक्यता अधिक असते. प्रत्येक इंधनाचे उपयुक्त महत्तम संपीडन-गुणोत्तर वेगळे असते. ते गुणोत्तर एंजिन निर्देशक आलेखाच्या साहाय्याने ठरवता येते. प्रमाणित एंजिनात असे महत्तम गुणोत्तर असलेले इंधन ठराविक परिस्थितीत विस्फोटरहित काम देते.

इंधनाचा ऑक्टेन-अंक हा त्याच्या ठोका-विरोधक गुणाचा निर्देशांक असतो. ऑक्टेन-अंक ७० असलेल्या इंधनाचे गुणधर्म विस्फोट होण्याच्या दृष्टीने ७०% आयसोऑक्टेन (ऑक्टेन-अंक १००) व ३०% नॉर्मल हेप्टेन (ऑक्टेन-अंक ०) यांच्या मिश्रणासारखे असतात. ऑक्टेन-निर्देशांकातील वाढ ही संपीडनाच्या प्रमाणात वाढ करता येईल असे दाखविते. इंधनात मिसळ करुन १०० पेक्षा अधिक ऑक्टेन-निर्देशांकाचे इंधन तयार करता येते. टेट्रा-एथिल-लेड हे या प्रकारच्या मिसळीचे एक द्रव्य आहे.

डीझेल एंजिनातही सर्व इंधनतेल सिलिंडरामध्ये जाण्यास काही कालावधी लागतो. इंधनतेलाचा पहिला भाग सिलिंडरामध्ये आल्याबरोबर पेट घेतो व ज्योत तयार होते. पण बाकीचे इंधनतेल आत येतच असते. या इंधनतेलाच्या शेवटच्या बिंदूपर्यंत जर पूर्वी उत्पन्न झालेली ज्योत पोचू शकत नाही तर जळत असलेल्या इंधनामुळे या शेवटच्या इंधनावरचा दाब व त्याचे तपमान स्वयंप्रज्वलन-तापमानाच्या वर जातात व त्याचा विस्फोट होतो. विस्फोटाने उत्पन्न झालेल्या अत्युच्च दाबाच्या वायूची लाट निर्माण होऊन सिलिंडराच्या एका बाजूकडून दुसऱ्या बाजूवर आपटते व पुन्हा परत फिरून पहिल्या बाजूवर येते. या आपटण्यामुळे एंजिनात धातूच्या ठोक्यासारखे आवाज उत्पन्न होतात. ज्योतीमुळे सर्व इंधनतेलाचे ज्वलन शेवटपर्यंत सुरळीत झाले तर विस्फोट होत नाही व ठोक्याचा आवाजही होत नाही.

संपीडन-प्रज्वलन वयाच्या इंधनतेलाची तुलना सिटेन आणि आल्फामिथिल नॅप्थॅलीन या रसायनांच्या मिश्रणाशी करतात. सिटेनच्या अंगी पेट घेण्याचा गुणधर्म उत्तम असतो. उलट आल्फामिथिल नॅप्थॅलिनाला बाजारी इंधनाच्या तुलनेने पेट घेण्यास फार कालावधी लागतो. सिटेन-अंक ५० असलेल्या इंधनतेलाचे गुणधर्म इंधन पेटण्याकरिता लागणाऱ्या कालाच्या दृष्टीने ५०% सिटेन व ५०% आल्फामिथील नॅप्थॅलीन यांच्या मिश्रणासारखे असतात. ५० पेक्षा अधिक सिटेन-अंक असलेली इंधने जास्त वेगाच्या संपीडन-प्रज्वलन-एंजिनात वापरतात. इंधनाचा सिटेन-अंक वाढविल्याने एंजिनाच्या कार्यमानात सुधारणा होईलच असे नाही.

कारण अशा एंजिनाची कार्यशक्ती त्याच्या ज्वलनकोठीच्या रचनेवरही पुष्कळ प्रमाणात अवलंबून असते.

 

विद्युत्-ठिणगी : एंजिनाच्या ज्वलनकोठीत बसवलेल्या ठिणगी-प्लगाच्या फटीत उडविण्याची विद्युत्-ठिणगी मॅग्नेटोच्या साहाय्याने किंवा विद्युत्-घटमाला व प्रवर्तन-वेटोळ्याच्या साहाय्याने उडविता येते. दोन्ही पद्धतींमधील तत्त्व साधारणतः एकच आहे. मॅग्नेटो हे जरूर तेवढा विद्युत्-दाब निर्माण करणारे स्वयंपूर्ण साधन आहे. प्रवर्तन-वेटोळ्याच्या साहाय्याने मोठा विद्युत्-दाब उत्पन्न करण्यासाठी ६ किंवा १२ व्होल्ट दाबाच्या विद्युत्-संचायक घटमालेची आवश्यकता असते. विद्युत्‌प्रवाह प्रवर्तन-वेटोळ्याच्या प्राथमिक वेटोळ्यातून जात असताना जेव्हा खंडित केला जातो, तेव्हा त्याच्या द्वितीयक वेटोळ्यातून उच्च दाबाचा क्षणिक प्रवाह वाहतो. हा उच्च दाबाचा प्रवाह ठिणगी प्लगाच्या फटीमधून जाताना फटीमध्ये ठिणगी उडते. ज्या एंजिनात सिलिंडरांची संख्या एकापेक्षा जास्त असते त्या ठिकाणी उच्च दाबाच्या प्रवाहाच्या मंडलात प्रवाहाचे वाटप करणारा यांत्रिक वितरक बसवून त्याच्या साहाय्याने तो प्रवाह योग्य त्या सिलिंडरामधील ठिणगी-प्लगाकडे इष्ट वेळी पाठविला जातो. इष्ट क्षणाचे आवर्तन साधण्यासाठी प्राथमिक मंडल-खंडन करणारा भाग एका स्वतंत्र दंडावर बसवून तो दंड एंजिनाच्या झडपा उघडण्याच्या कॅमदंडाला दंतचक्राने जोडलेला असतो. मंडल-खंडक भागाच्या दंडावरच बसविलेल्या उत्केंद्री म्हणजे अक्षापासून दूर ठेवलेल्या वजनामुळे एंजिनाची गती वाढत असताना ठिणगी पडण्याची क्रिया अधिकाधिक लवकर होऊ लागते. इंधनाचा पुरवठा कमी केला असताना कारब्युरेटरामध्ये निर्माण होणाऱ्या कमी दाबाच्या स्थितीचाही उपयोग याच कार्यासाठी करता येतो.


इंधनाचा पुरवठा व तुषारमय फवारा : द्रव इंधनाचे अगदी सूक्ष्म कणांचे तुषार उडविले तर त्याच्या पृष्ठाचे क्षेत्रफळ पुष्कळ वाढते व त्यामुळे इंधनाचे वायूमध्ये जलद रुपांतर होऊ शकते. इंधन कणरुपात फवारण्याच्या दोन पद्धती आहेत. एका पद्धतीत पेट्रोलसारखे सहज बाष्पनशील इंधन एंजिनमध्ये शिरणाऱ्या हवेच्या झोतामध्येच ओढून त्याचा फवारा हवेमध्ये मिसळण्याची योजना केलेली असते. दुसऱ्या पद्धतीत डीझेल तेलासारखे मंद बाष्पनशील इंधन पंपाने जरूर तितके दाबून त्याचा फवारा एंजिनातील संपीडित हवेमध्ये उडविण्याची व्यवस्था केलेली असते. या पद्धतीत इंधन व हवा यांच्या गतीतील फरकामुळे इंधनाचे कण हवेबरोबर चांगले मिसळले जातात व ताबडतोब पेट घेतात. इंधन फवारण्याच्या यंत्रणेत इंधनाची ठराविक राशी विशिष्ट वेळी व एका निश्चित वेगाने ज्वलनकोठीत सोडण्याची व्यवस्था केलेली असते. हे इंधन शक्य तितक्या बारीक कणांच्या फवाऱ्याने सोडणे इष्ट असते म्हणून इंधनपंपावर आणि इंध फवारणाऱ्या पिचकारी-झडपेच्या दर्जावरच एंजिनाची कार्यक्षमता पुष्कळ अंशी अवलंबून असते. ज्वलन-कोठीत हवेचा संपीडन-दाब वाढलेला असताना इंधनाचा फवारा सोडण्यात येतो. त्या वेळी हवेचा दाब साधारणत: २० ते २५ किग्रॅ./सेंमी.असतो. इंधनाचे ज्वलन दट्ट्या माथ्याकडील स्थिरस्थानाजवळ असताना होणे इष्ट असते. त्यामुळे फवारा उडविण्याचा काल मर्यादित असतो. तुषारातील इंधनकण सूक्ष्म होण्यासाठी फवाऱ्याचा वेग मोठा असावा लागतो. याकरिता इंधन मोठ्या दाबाने उडवावे लागते. साधारणतः इंधनावरील दाब १०० ते २०० किग्रॅ./सेंमी. असतो. प्रत्येक सिलिंडराकरिता एक स्वतंत्र इंधनपंप असतो व त्यालाच इंधन-राशी-नियंत्रक यंत्रणा जोडलेली असते.

ज्वलनकोठीचे प्रकार : (१) ठिणगी-प्रज्वलन-एंजिन : यातील ज्वलनकोठी, म्हणजे माथ्याकडील स्थिर स्थानाजवळ आलेला दट्ट्या , सिलिंडराचा थोडासा भाग व सिलिंडराचे टोपण यांनी मर्यादित केलेली पोकळी होय. उत्तम आकाराच्या ज्वलन कोठीमुळे जास्तीत जास्त शक्तीचे उत्पादन आणि एंजिनाची संथ गती साध्य झाली पाहिजे. यासाठी शक्य तितक्या मोठ्या व्यासाच्या झडपा बसवाव्या लागतात. ज्वलनकोठीच्या उत्तम आकारात इंधन व हवा यांची पूर्ण मिसळ होते. तिच्या आयतनाच्या मानाने पृष्टभाग लहान असतो ज्वलन होत असताना वायूंचा दाब फार वाढत नाही व स्फोट होत नाही.

 

(२) संपीडन-प्रज्वलन-एंजिन : या प्रकारातील मंद गतीच्या व मध्यम शक्तीच्या एंजिनात ज्वलनकोठीचा आकार इंधन फवारण्याच्या यंत्रणेला पूरक व सिलिंडरामधील मिश्रणाचे संपूर्ण ज्वलन होईल असा असावा लागतो. जलद गतीच्या एंजिनात ज्वलनकोठीच्या आकाराला विशेष महत्त्व असते. ज्वलनकोठी व इंधनतेल-फवारण्याची यंत्रणा ही एकमेकांना अगदी साजेशी असावी लागतात. आ.६ (अ) मधील ज्वलनकोठी, ठिणगी-प्रज्वलन-एंजिनाला योग्य अशी आहे. आ. ६ (आ) मधील ज्वलन कोठी जलद गतीच्या संपीडन-प्रज्वलन-एंजिनासाठी योग्य आहे.

 

एंजिनातील सिलिंडराचे शोधन : सिलिंडरामध्ये जळून निरुपयोगी झालेले वायू बाहेर काढून टाकणे म्हणजेच सिलिंडराचे शोधन होय. नवीन आवर्तन सुरु होताना, पूर्वी जळालेला वायू आतच राहिलेला असेल तर नवीन इंधनाचे मिश्रण कमी दर्जाचे होते व एंजिनाची शक्ती कमी होते.

 

चार धावांच्या आवर्तनाच्या एंजिनात जळालेले वायू निष्कासन-धावेत दट्ट्यानेच बाहरे ढकलले जातात, त्यामुळे शोधनाचा प्रश्न फारसा अवघड नसतो, पण दोन धावांच्या आवर्तनाच्या डीझेल एंजिनात नवीन हवा आत घेण्याचा काल थोडा असतो. आत जाणारी हवा संपीडकाने दाबून आत पाठवितात व त्या संपीडित हवेनेच आतील जळालेले वायू ढकलेले जातात व सिलिंडराच्या बाहेर पडतात. दोन धावांच्या आवर्तनाच्या पेट्रोल-एंजिनात संपीडन केलेले पेट्रोल-हवा-मिश्रण सिलिंडराच्या एका बाजूकडून आत शिरते व दट्ट्याच्या वरच्या भागावरून वळून प्रथम सिलिंडराच्या टोपणाकडे जाते व टोपणावर आपटून परत येऊन जळालेल्या वायूंना सिलिंडराच्या दुसऱ्या बाजूकडे असलेल्या द्वारामधून बाहेर ढकलते. या प्रकारात नवा येणारा इंधनवायू जळालेल्या वायूमध्ये मिसळून न जळताच बाहेर जाण्याचा संभव असतो. त्यामुळे शोधनाचा प्रश्न अवघड होतो. बहुतेक प्रकारांत नवा इंधनवायू वाया घालविण्याऐवजी थोडा जळालेला वायू आत राहू देणेच फायद्याचे होते. दोन धावांच्या आवर्तनाच्या मोठ्या वायू-एंजिनात वायू व हवा संपीडित करण्यासाठी दोन स्वतंत्र पंप बसवितात. एंजिनाची चोषण-झडप उघडली म्हणजे प्रथम संपीडित हवा आत जाते व शोधनाचे काम करते व नंतर संपीडित इंधनवायू आत जाते. या पध्दतीने शोधनाच्या कामाकरिता वायूचा अपव्यय होत नाही.

वायु-एंजिन : बाहेरून आणलेला तयार इंधनवायू जाळणाऱ्या एंजिनांचे मोटारगाड्यांवर वापरण्याचे व मोठ्या शक्ति-उत्पादन-केंद्रात वापरण्याचे असे दोन प्रकार आहेत. मोटारगाडीवर बसविण्याच्या एंजिनाची एकंदर यांत्रिक रचना व प्रज्वलन-पद्धत पेट्रोल-एंजिनाप्रमाणेच असते. परंतु कारब्युरेटरामध्ये बराच फरक असतो. या एंजिनाकरिता पेट्रोलऐवजी प्रोपेन-ब्युटेन वायूंचे मिश्रण वापरण्यात येते. हे मिश्रण १५ किग्रॅ./सेंमी. दाबाखाली द्रवरुप करून पोलादी पिंपामध्ये भरलेले असते. हे वायू खनिज तेलाच्या शुद्धीकरणाच्या कारखान्यात तयार होतात व पेट्रोलपेक्षा स्वस्त किंमतीत मिळतात. हे वायू पेट्रोलसारखे लवकर पेट घेत नाहीत. त्यामुळे एंजिनातील संपीडिन-गुणोत्तर वाढविता येते. या वायूंचे दर किग्रॅ.चे कॅलरी-मूल्य पेट्रोलपेक्षा जास्त असते. त्यामुळे या एंजिनाची ऊष्मीय कार्यक्षमता पेट्रोल-एंजिनापेक्षा पुष्कळ जास्त असते. अशा एंजिनाकरिता वायूच्या पोलादी पिंपाशिवाय दाबनियंत्रक व बाष्पजनक ही दोन उपकरणे वापरावी लागतात. त्यांच्या साहाय्याने वायुद्रवाचे योग्य दाबाच्या वायूत रुपांतर होते व नंतर तो वायू कारब्युरेटरामधून एंजिनात जातो. या वायूच्या कारब्युरेटराप्रमाणे इंधन-मिश्रणातील कमतरतेची भरपाई करण्याची जरूरी लागत नसल्याने तो अगदी साधा असतो. मोटारगाडीवर बसवण्याच्या वायु-एंजिनाकरिता दोन धावांची आवर्तन-पद्धतीच जास्त वापरली जाते.

मोठ्या शक्ति-उत्पादन-केंद्रात वापरण्याची वायु-एंजिने वाफेच्या एंजिनाप्रमाणे एक किंवा दोन आडव्या सिलिंडरांची असतात. या एंजिनात दट्ट्याच्या दोन्ही बाजूकडे शक्ती उत्पादनाची व्यवस्था केलेली असते व दोन धावांची आवर्तन-पद्धती वापरण्यात येते. अशा एंजिनात वायू व हवा एंजिनात पाठविण्यापूर्वी दोन वेगवेगळ्या पंपांनी त्यांचे संपीडन करतात. प्रथम संपीडित हवा पाठवितात व एंजिनाचे शोधन करतात आणि नंतर संपीडित वायू भरतात. अशी एंजिने दर मिनिटाला ३०० ते ५०० फेरे अशा वेगाने चालतात. काही एंजिने अरीय पद्धतीची असतात. त्यात १२ सिलिंडर असून ते एका उभ्या भुजादंडाभोवती अरीय पद्धतीने समान कोन करुन बसवलेले असतात. ही एंजिने दर मिनिटाला १,५०० ते २,००० फेरे अशा वेगाने फिरतात. मोठ्या वायू-एंजिनांची अश्वशक्ती २,००० पर्यंत असते. ज्या ठिकाणी नैसर्गिक वायू विपुल व स्वस्त किंमतीत मिळतो तेथे अशी एंजिने वापरली जातात. नैसर्गिक वायूंचे गुणधर्म प्रोपेन-ब्युटेन वायु-मिश्रणाप्रमाणेच चांगले असतात त्यामुळे या एंजिनांची ऊष्मीय कार्यक्षमता उत्तम असते व ती ४०% पर्यंत सहज जाऊ शकते.

वंगणक्रिया : अंतर्ज्वलन-एंजिनाच्या सिलिंडरामध्ये फार उच्च तपमान उत्पन्न होत असल्याने दट्ट्या व सिलिंडर या भागांची वंगणक्रिया चांगल्याप्रकारे व्हावी लागते. या ठिकाणी येणारे वंगण जरुरीपेक्षा कमी झाले तर दट्ट्या फार तापू लागतो व प्रसरण पावून सिलिंडराला चिकटतो व अडकून बसतो. दट्ट्याची खीळ, भुजाखीळ, मुख्य धारवे व इतर सर्व घर्षणाचे भाग या ठिकाणी एंजिन चालू असताना वंगणाचा सतत भरपूर पुरवठा करणे आवश्यक असते. वंगणाचा भरपूर पुरवठा झाला म्हणजे हे भाग फार तापत नाहीत व त्यांचा वेग कितीही जास्त असला तरी घर्षणाचा रोध फार वाढत नाही. या एंजिनाला लागणारे वंगणतेल बहुतेक खनिज तेलापासूनच तयार करतात व प्रत्येक जातीच्या एंजिनाकरिता कोणत्या दर्जाचे वंगणतेल वापरावे हे एंजिन तयार करणारी कंपनीच ठरवून देते, आधुनिक अंतर्ज्वलन-एंजिनात सर्व वंगणक्रिया दाबाखाली पुरविलेल्या वंगणाने आपोआप होत रहावी अशी व्यवस्था केलेली असते. वंगणावर दाब देऊन ते सर्व ठिकाणी पाठविण्याकरिता एक पंप बसवलेला असतो. एंजिनावर देखरेख करणाऱ्या माणसाने वंगणाचा मूळ साठा पुरेसा आहे व वंगणतेलाचा दाब बरोबर आहे हे पहात राहिले म्हणजे बाकीचे काम आपोआप होत राहते [→ वंगणक्रिया ].

सिलिंडर थंड ठेवणे : अंतर्ज्वलन-एंजिनात उत्पन्न होणाऱ्या उष्णतेचा बराच मोठा अंश दट्ट्या व सिलिंडराच्या धातूमध्ये शिरतो व त्यामुळे धातूचे तपमान वाढून सिलिंडराच्या पृष्ठभागाचा गुळगुळीतपणा बिघडण्याचा संभव असतो. तेथे येणारे वंगण जळून जाते व त्यामुळे दट्ट्या व सिलिंडर या दोन्ही भागांचे नुकसान होते आणि हे भाग तडकून फुटण्याचाही संभव असतो. पेट्रोल जाळणाऱ्या एंजिनातील सिलिंडराच्या टोपणाचा आतीलभाग तापून लाल झाला तर आत येणारा पेट्रोल-वायू योग्य वेळेच्या पूर्वीच पेट घेण्याचा संभव असतो. या सर्व कारणांमुळे एंजिनाच्या धातूमध्ये शिरणारी उष्णता लगेच बाहेर काढून टाकण्याची कायम व्यवस्था केलेली असते.

सिलिंडर बाहेरुन थंड करण्याच्या दोन पद्धती आहेत : (१) हवेच्या झोताने व (२) द्रव माध्यमाने. हवेने थंड करण्यात येणाऱ्या एंजिनात सिलिंडराच्या बाहेरच्या पृष्ठभागाचे क्षेत्र तेथे कंगोरे ठेवून पुष्कळ वाढविण्यात येते. जेथे जास्त उष्णता असते तेथे पंख्याचा उपयोग करुन हवेचा झोत प्रबल करुन सिलिंडरावर सोडण्यात येतो व उष्णता बाहेर काढण्याचा वेग वाढविण्यात येतो. या पद्धतीत हवेचा झोत सिलिंडराच्या सर्व बाजूंवर सारखाच मिळेल अशी विशेष व्यवस्था करावी लागते. द्रवाच्या माध्यमाने सिलिंडर थंड करताना, सिलिंडर व त्याच्या बाहेरचे कवच याच्यामधील मोकळ्या जागेतून द्रवाचा प्रवाह खेळता ठेवून त्या द्रवाच्या मार्गे सिलिंडराच्या धातूमधील उष्णता बाहेर काढून नेता येते. या कामाकरिता साधारणतः पाण्याचाच उपयोग करतात. पण थंड हवेच्या ठिकाणी पाणी गोठण्याचा संभव असेल तर पाण्याऐवजी ग्लायकॉल किंवा प्रेस्टोनचा उपयोग करतात. द्रव माध्यम सिलिंडराभोवती फिरण्याने तापल्यावर ते उष्णता-प्रारणकामध्ये पाठविण्यात येते. ते थंड करून पुन्हा सिलिंडराकडे पाठवितात. या पद्धतीने एकंदर पाण्याची किंवा इतर द्रवाची राशी अगदी मर्यादित ठेवता येते.

एंजिनाचे परिभ्रमी परिबल : चार धावांच्या आवर्तनाच्या व एकच सिलिंडर असलेल्या एंजिनाच्या भुजादंडाचे जेव्हा दोन फेरे पूर्ण होतात, तेव्हा त्या दोन फेऱ्यांच्या एकूण ७२० पैकी अंदाजे १४५ च्या कोनातून भुजादंड फिरत असताना त्याला ऊर्जेचा पुरवठा होतो, एंजिनाला दोन सिलिंडर असले तर भुजादंडाच्या दोन फेऱ्यांपैकी २९०च्या कोनातून भुजादंड फिरत असताना त्याला ऊर्जेचा पुरवठा होतो. जेव्हा चारापेक्षा अधिक सिलिंडर असतात तेव्हा एका सिलिंडरातील दट्ट्याची शक्ती-उत्पादक धाव संपण्यापूर्वी दुसऱ्या सिलिंडरातील दट्ट्याची शक्ती-उत्पादक धाव सुरू होते व भुजादंडाला मिळणारी फिरण्याची शक्ती म्हणजे परिभ्रमी परिबल अखंडित चालू राहते. म्हणून एंजिनाची एकंदर शक्ती एकाच मोठ्या सिलिंडरामध्ये उत्पन्न करण्यापेक्षा ती अनेक लहान सिलिंडरांत मिळून उत्पन्न करणे श्रेयस्कर असते.

प्रज्वलनानुक्रम : अनेक सिलिंडरी एंजिनाचा तोल सांभाळण्यासाठी विविध सिलिंडरांतील इंधन पेटविण्याचा म्हणजे प्रज्वलनाचा अनुक्रम कोणता असावा हे निश्चित करावे लागते. याबरोबरच पुढील मुद्दयांचाही विचार करावा लागतो: (१) परिभ्रमी परिबल शक्य तो सारखे रहावे, (२) एकमेकांशेजारी असलेल्या भुजांमधील कोन शक्य तेवढा मोठा असावा, (३) दंड फिरविणारी सर्वांत मोठी प्रेरणा व दंड वाकविणारी सर्वांत जास्त प्रेरणा (म्हणजे नमन-परिबल) एकाच वेळी येऊ नये, व (४) भुजादंडाची रचना उत्पादनाच्या दृष्टीने सोपी असावी.


हल्ली प्रचारात असलेल्या काही एंजिनांतील सिलिंडरांची संख्या व त्यातील प्रज्वलनाचा क्रम पुढे दिला आहे :

सिलिंडरांची संख्या

सिलिंडरातील प्रज्वलनाचा क्रम

१, २, ४, ३ किंवा

 

१, ३, ४, २.

१, २, ४, ६, ५, ३ किंवा

 

१, ४, २, ६, ३, ५ किंवा

 

१, ५, ३, ६, २, ४.

एंजिन सुरू करण्याच्या पद्धती : अंतर्ज्वलन-एंजिन स्वत:च्या शक्तीने सुरू होऊ शकत नाही. त्याकरिता लहान शक्तीच्या एंजिनाचा भुजादंड हाताने किंवा पायाने दाबून फिरवतात व मोठ्या शक्तीच्या एंजिनाचे जडचक्र विद्युत्-चलित्राच्या (मोटारीच्या) शक्तीने फिरवतात. एंजिनाचा भुजादंड फिरु लागला म्हणजे आवर्तने सुरू होतात व नंतर एंजिन चालू होते. विद्युतशक्ती उपलब्ध नसल्यास मोठे एंजिन सुरू करण्यासाठी एखाद्या लहान एंजिनाचा किंवा संपीडित हवेचा उपयोग करता येतो.

एंजिनाचे संतुलन आणि कंपने : एखादे एंजिन किंवा तशाच पद्धतीने पश्चाग्र गतीचे भाग असलेले यंत्र, त्याच्या गुरुत्वमध्यातून जाणाऱ्या लंबरेषेत साखळीने टांगून चालविले असताना त्याचा गुरुत्वमध्य अवकाशात स्थलांतरित झाला नाही किंवा त्याला दुसऱ्या प्रकारे फिरण्याची गती मिळाली नाही, तर ते एंजिन किंवा यंत्र पूर्णत: संतुलित आहे असे मानतात. एंजिनातील भागांच्या वजनांचे व त्यांच्या वस्तुमानामुळे उत्पन्न होणाऱ्या प्रत्येक निरुढी प्रेरणेचे म्हणजे वेग बदलण्यास उशीर लावणाऱ्या प्रेरणेचे प्रत्येक पातळीत जर संतुलन झालेले असेल तरच सबंध एंजिनाचे पूर्ण संतुलन होते. यंत्राच्या फिरणाऱ्या भागांमुळे त्यांना आधार देणाऱ्या धारव्यांवर गतिज प्रतिक्रिया होऊ शकतात. जेव्हा फिरण्याचा अक्ष निरुढीचा केंद्रीय प्रमुख अक्ष नसतो, तेव्हा आवर्ती व सतत बदलत्या दिशेच्या निरुढी प्रेरणा निर्माण होतात. या प्रेरणांमुळे उत्पन्न झालेल्या धारव्यांच्या स्पंदनशील प्रतिक्रिया मोठ्या असतील तर फिरणाऱ्या भागाच्या विरुद्ध बाजूला वजने जोडून त्या भागाचे संतुलन करतात. असे करण्यात त्या भागाचा फिरण्याचा अक्ष व निरुढीचा प्रमुख अक्ष एकत्र आणणे हा हेतू असतो. एंजिनाच्या संतुलनाचा सैद्धांतिक विचार करणे म्हणजे साधारणतः सर्वच यंत्रात त्याच्या हलणाऱ्या भागांतून ज्या असंतुलित प्रेरणा व प्रेरणायुग्मे निर्माण होतात त्यांचा विचार करणे होय. संथगतीमध्ये विक्षोभ करणाऱ्या इतर कारणांपासून त्यांचे पृथकत्व दाखविण्यासाठी या प्रेरणांना व प्रेरणायुग्मांना ‘निरूढी परिणाम’ म्हणतात. अशा सिद्धांताचा व्यावहारिक उपयोग करताना उद्देश असा असतो, की असंतुलित निरूढी परिणाम पूर्णतः किंवा अंशतः तरी कमी व्हावेत, नाही तर ही विक्षोभक कारणे एंजिनाच्या बांधणीत उपयोजिलेल्या स्थितिस्थापक पदार्थात तसेच यंत्राच्या पायातही कंपने निर्माण करू लागतात.

एखाद्या आवर्ती प्रेरणेमुळे जर कंप निर्माण झाला आणि जर त्या प्रेरणेची व एंजिनातील कंपनांची स्वाभाविक कंप्रता समान असली तर मूळ प्रेरणा लहान असूनदेखील कंपनांचा परमप्रसर वाढत जाणे संभवनीय असते. ही अनुस्पंदन-स्थिती एंजिन चालू ठेवण्यालाच नव्हे तर प्रत्यक्ष एंजिनाच्या सुरक्षिततेलाच धोकादायक होऊ शकते. अंतर्ज्वलन-एंजिनात पुढील विविध प्रेरणांमुळे कंपने निर्माण होणे शक्य असते : (१) वायूच्या दाबामुळे पुढे-मागे सरकरणाऱ्या भागांच्या निरूढीमुळे निर्माण होणाऱ्या क्षैतिज व लंबरेषेतील प्रेरणा, (२) वर्तुळात फिरणाऱ्या असंतुलित भागांमुळे निर्माण होणाऱ्या अपमध्य प्रेरणा व (३) भुजादंडाला स्पर्शीय असलेल्या प्रेरणा.

वरील प्रेरणांएवढ्याच मोठ्या पण विरुद्ध दिशेच्या प्रेरणा उपयोजिता आल्यास कंपने निर्माण करणारी कारणे नाहीशी होऊन कंपन पूणर्पणे थांबेल अशी व्यवस्था करणे ही संतुलनाची आदर्श पध्दती होय. पण प्रत्यक्ष एंजिनात तशी व्यवस्था करणे नेहमीआ. ७. एक-सिलिंडरी उभ्या एंजिनाचे संतुलन. (१) सिलिंडर, (२) दट्ट्या, (३) भुजा, (४) भुजादंड. शक्य नसते. रचनेच्या सोयीच्या दृष्टीने साधारणतः फक्त भुजादंडावर प्रतिसंतुलक वजने जोडूनच संतुलन करणे शक्य असते. उदा., एका सिलिंडराचे उभे एंजिन घेतले तर, (१) भुजादंड फिरविणारा भाग म्हणजे भुजा, भुजाखीळ व संयोगदांड्याच्या वजनाचा काही भाग यांचे संकलित वजन भुजादंडाच्या अक्षाभोवती फिरत असते. या भागांच्या वस्तुमानामुळे उत्पन्न झालेली अपमध्य प्रेरणा प्र१, (आ. ७) भुजेच्या उलट दिशेला लावलेल्या या योग्य प्रतिसंतुलक वजनाने उत्पन्न होणारी प्रेरणा प्र हिने पूर्णतः संतुलित करता येते. (२) संपूर्ण दट्ट्या व संयोगदांड्याचे उरलेले वजन यांना विषम पश्चाग्र गती असते. या विषम गतीत नेहमी प्रवेग किंवा प्रतिप्रवेग असतो. प्रवेगामुळे निरूढी प्रेरणाही सतत अस्तित्वात असते. त्या प्रेरणेची कार्यरेषा एंजिनाच्या उभ्या मध्यरेषेशी जुळती असते पण तिची महत्ता आणि दिशा मात्र प्रवेगानुसार सतत बदलत असल्यामुळे या प्रेरणेचे संतुलनही वर उल्लेख केलेल्या प्रतिसंतुलक या वजनावर भर घालून करतात.असे केल्याने उभ्या रेषेत संतुलन होते परंतु वजन फिरताना माथ्याकडील स्थिर स्थान व पायाकडील स्थिर स्थान यांमधील कोणत्याही स्थानी या वाढीव वजनाच्या अपमध्य प्रेरणेचा एक नवा क्षैतिज घटक उत्पन्न होतो व तो असंतुलितच ठेवावा लागतो. याकरिता पुढे-मागे सरकणाऱ्या भागांचे अंशतः (१/२ ते २/३) संतुलन करुन पूर्ण संतुलन व तितकेच (क्षैतिज) असंतुलन यांत तडजोड करावी लागते. सारांश, एका सिलिंडराच्या उभ्या किंवा आडव्या एंजिनाचे पूर्ण संतुलन होऊ शकत नाही. दोन सारखी एंजिने एकाच उभ्या पातळीत एकाच भुजाखिळीला जोडून व त्यांच्यातील कोन ९० करून बसविली तर ते संयुक्त एंजिन या दृष्टीने पूर्णतः संतुलित राहील. हा कोन कमी होईल तसतसे संतुलनाचे प्रमाण कमी होईल. म्हणून व्ही-रचनेच्या एंजिनाचे संतुलन एकरेषीय एंजिनाच्या संतुलनापेक्षा सामान्यतः चांगले होते. बरेच वेळा समकालिन कंपने नाहीशी होतील अशी रचना कंपन-संदमक साहित्य किंवा कंपनांचा बीमोड करणारे इतर साहित्य यांचा वापर कंपने कमी करण्यासाठी करण्यात येतो. संतुलक वजने व त्यांची फिरण्याची त्रिज्या गणित करून काढता येतात. सिलिंडरांची संख्या जितकी अधिक तितकी गणिताची क्लिष्टता वाढत जाते. इतके करूनही कंपन पूर्णपणे नाहीसे करणे बहुधा शक्य होत नाही.

बेळगावकर, बिंदुमाधव (इं), बेळगावकर,कुसुम (म.)

पहा : डीझेल एंजिन वायु टरबाइन कारब्युरेटर, वंगणक्रिया कंपने यांत्रिक.

संदर्भ : 1. Obert E. F. Internal Combustion Engines, scrantion, 1964.

           2. Wrangham, D. A. The Theory and practice of Heat Engines, London, 1962.

Close Menu
Skip to content