Engine Performance Parameter MCQ Quiz in हिन्दी - Objective Question with Answer for Engine Performance Parameter - मुफ्त [PDF] डाउनलोड करें

व्याख्या:

दो-स्ट्रोक पेट्रोल इंजन:

• एक दो-स्ट्रोक पेट्रोल इंजन एक प्रकार का आंतरिक दहन इंजन है जो केवल एक क्रैंकशाफ्ट क्रांति के दौरान पिस्टन के दो स्ट्रोक में एक पावर चक्र पूरा करता है। इस प्रकार के इंजन में, इनलेट पोर्ट, ट्रांसफर पोर्ट और एग्जॉस्ट पोर्ट हवा-ईंधन मिश्रण के उचित सेवन, दहन कक्ष में मिश्रण के हस्तांतरण और निकास गैसों के निष्कासन को सुनिश्चित करने में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं।
• दो-स्ट्रोक इंजन में इनलेट पोर्ट का खुलना और बंद होना स्वयं पिस्टन की गति द्वारा नियंत्रित होता है। चार-स्ट्रोक इंजन के विपरीत, एक पारंपरिक दो-स्ट्रोक इंजन में कोई वाल्व नहीं होते हैं; इसके बजाय, पोर्ट का उपयोग किया जाता है। इन पोर्ट्स का समय इंजन के कुशल संचालन के लिए महत्वपूर्ण है।

BDC से 30° से 40° पहले:

• इनलेट पोर्ट तब खुलना शुरू होता है जब पिस्टन नीचे मृत केंद्र (BDC) की ओर बढ़ रहा होता है, जो ताजा हवा-ईंधन मिश्रण को क्रैंककेस में प्रवेश करने की अनुमति देता है। यह आमतौर पर BDC से 30° से 40° पहले होता है, यह सुनिश्चित करने के लिए कि मिश्रण में पिस्टन की गति द्वारा बनाए गए दबाव अंतर के प्रभाव में क्रैंककेस में प्रवाहित होने के लिए पर्याप्त समय हो।

कार्य तंत्र:

1. प्रेरण चरण: जैसे ही पिस्टन अपने पावर स्ट्रोक के दौरान नीचे की ओर गति करता है, यह एक साथ इनलेट पोर्ट को खोलता है। यह गति क्रैंककेस में एक निम्न-दबाव क्षेत्र बनाती है। फिर ताजा हवा-ईंधन मिश्रण दबाव अंतर के कारण इनलेट पोर्ट के माध्यम से क्रैंककेस में खींचा जाता है।

2. इनलेट पोर्ट खोलने का समय: इनलेट पोर्ट BDC से थोड़ा पहले खुलता है, जैसा कि BDC से 30° से 40° पहले की सीमा में निर्दिष्ट है। यह सुनिश्चित करता है कि हवा-ईंधन मिश्रण इष्टतम समय पर क्रैंककेस में प्रवेश करना शुरू कर देता है, जिससे इंजन की दक्षता और शक्ति उत्पादन अधिकतम हो जाता है।

3. ट्रांसफर और एग्जॉस्ट चरण: एक बार जब पिस्टन BDC तक पहुँचने के बाद ऊपर की ओर बढ़ना शुरू कर देता है, तो यह क्रैंककेस में हवा-ईंधन मिश्रण को संपीड़ित करता है। उसी समय, ट्रांसफर पोर्ट और एग्जॉस्ट पोर्ट ताजा मिश्रण को दहन कक्ष में प्रवेश करने और क्रमशः निकास गैसों को बाहर निकलने की अनुमति देने के लिए खुलते हैं।

व्याख्या:

इंजन प्रदर्शन विश्लेषण में माध्य प्रभावी दाब (MEP)

• माध्य प्रभावी दाब (MEP) इंजन प्रदर्शन विश्लेषण में एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। यह पूरे इंजन चक्र के दौरान पिस्टन पर कार्य करने वाले औसत दबाव का प्रतिनिधित्व करता है, जो मापा गया कार्य उत्पादन उत्पन्न करेगा यदि इसे समान रूप से लागू किया जाए। MEP एक वास्तविक भौतिक दबाव नहीं है, बल्कि एक सैद्धांतिक अवधारणा है जिसका उपयोग आंतरिक दहन इंजनों के प्रदर्शन और दक्षता का मूल्यांकन करने के लिए किया जाता है।
• सरल शब्दों में, MEP आकार, चाल या विस्थापन की परवाह किए बिना इंजनों के कार्य उत्पादन की तुलना करने का एक तरीका प्रदान करता है। यह पैरामीटर इंजीनियरों और डिजाइनरों के लिए इंजन डिजाइन का आकलन और अनुकूलन करने के लिए विशेष रूप से उपयोगी है।

ऑटो चक्र के लिए:

व्याख्या:

संकेतित शक्ति (IP):

• संकेतित शक्ति, दहन प्रक्रिया के परिणामस्वरूप इंजन के सिलेंडरों के भीतर उत्पन्न कुल शक्ति को संदर्भित करता है। इसकी गणना शक्ति स्ट्रोक के दौरान दहन गैसों द्वारा पिस्टन पर लगाए गए दबाव के आधार पर की जाती है। यह शक्ति प्रकृति में सैद्धांतिक है और घर्षण और अन्य यांत्रिक अक्षमताओं के कारण होने वाले नुकसानों को ध्यान में नहीं रखती है।

संकेतित शक्ति का सूत्र इस प्रकार है:

IP = (Pm × L × A × N × K) / 60

जहाँ:

• P_m: सिलेंडर में माध्य प्रभावी दबाव (N/m²)
• L: स्ट्रोक लंबाई (m)
• A: पिस्टन का क्षेत्रफल (m²)
• N: इंजन की चाल (RPM)
• K: प्रति क्रांति शक्ति स्ट्रोक की संख्या (चार-स्ट्रोक इंजन के लिए, K = 0.5)

संकेतित शक्ति इंजन के दबाव-आयतन (P-V) आरेख से प्राप्त होता है और किसी भी नुकसान पर विचार करने से पहले इंजन द्वारा विकसित सकल शक्ति का प्रतिनिधित्व करता है।

ब्रेक शक्ति (BP):

• दूसरी ओर, ब्रेक शक्ति, इंजन के आउटपुट शाफ्ट (क्रैंकशाफ्ट) पर उपलब्ध शुद्ध उपयोगी शक्ति है। यह वह शक्ति है जिसका उपयोग बाहरी कार्य करने के लिए किया जा सकता है, जैसे कि वाहन चलाना या मशीनरी चलाना। ब्रेक शक्ति इंजन के भीतर घर्षण, ऊष्मा अपव्यय और अन्य कारकों के कारण होने वाले यांत्रिक नुकसानों को ध्यान में रखता है।

ब्रेक शक्ति को एक डायनोमीटर का उपयोग करके मापा जाता है, जो इंजन पर एक नियंत्रित भार लागू करता है और बलाघूर्ण और घूर्णी गति को मापता है। ब्रेक शक्ति का सूत्र है:

BP = (2 × π × N × T) / 60

जहाँ:

• N: इंजन की चाल (RPM)
• T: लागू बलाघूर्ण (Nm)

ब्रेक शक्ति आंतरिक नुकसानों के लिए लेखांकन के बाद इंजन के वास्तविक, उपयोग करने योग्य उत्पादन का प्रतिनिधित्व करता है।

सही विकल्प विश्लेषण:

सही विकल्प है:

विकल्प 3: संकेतित शक्ति दहन कक्ष के दबाव से प्राप्त होता है, जबकि ब्रेक शक्ति यांत्रिक हानियों के बाद क्रैंकशाफ्ट पर शुद्ध उत्पादन है।

यह विकल्प संकेतित शक्ति और ब्रेक शक्ति के बीच अंतर का सटीक वर्णन करता है:

• संकेतित शक्ति, शक्ति स्ट्रोक के दौरान दहन कक्षों में उत्पन्न दबाव के आधार पर निर्धारित किया जाता है। यह इंजन के सकल शक्ति उत्पादन का एक सैद्धांतिक माप है।
• इसके विपरीत, ब्रेक शक्ति, क्रैंकशाफ्ट पर उपलब्ध व्यावहारिक, शुद्ध शक्ति उत्पादन है। यह इंजन के भीतर घर्षण, ऊष्मा और अन्य अक्षमताओं के कारण होने वाले नुकसानों को ध्यान में रखता है।

इस प्रकार, संकेतित शक्ति इंजन के संभावित शक्ति उत्पादन का प्रतिनिधित्व करता है, जबकि ब्रेक शक्ति उस वास्तविक शक्ति को इंगित करता है जिसका उपयोग बाहरी अनुप्रयोगों के लिए किया जा सकता है। दोनों के बीच का अंतर इंजन के भीतर यांत्रिक नुकसान के कारण होता है।

व्याख्या:

घर्षण शक्ति:

• एक इंजन में घर्षण शक्ति का तात्पर्य इंजन के घटकों के बीच घर्षण के कारण होने वाले शक्ति ह्रास से है। इसमें पिस्टन और सिलेंडर की दीवारों, बेयरिंग और अन्य गतिमान भागों के बीच घर्षण शामिल है। यह सूचक शक्ति (इंजन सिलेंडर के अंदर उत्पन्न शक्ति) और ब्रेक शक्ति (इंजन द्वारा दी जाने वाली उपयोगी शक्ति) के बीच का अंतर है।
• जब एक इंजन संचालित होता है, तो दहन प्रक्रिया द्वारा उत्पन्न सभी शक्ति उपयोगी कार्य में परिवर्तित नहीं होती है। इंजन के गतिमान घटकों के बीच घर्षण के कारण शक्ति का एक हिस्सा नष्ट हो जाता है। सूचक शक्ति (I.P.) इंजन सिलेंडर के अंदर उत्पन्न कुल शक्ति है, बिना नुकसान को ध्यान में रखे, जबकि ब्रेक शक्ति (B.P.) वह वास्तविक शक्ति है जो इंजन उपयोगी कार्य करने के लिए प्रदान करता है।

व्याख्या:

विशिष्ट ईंधन खपत (SFC)

• विशिष्ट ईंधन खपत (SFC) आंतरिक दहन इंजनों के प्रदर्शन का मूल्यांकन करने में एक महत्वपूर्ण पैरामीटर है। यह एक विशिष्ट समय अवधि में उत्पादित शक्ति की प्रति इकाई उपभोग किए गए ईंधन की मात्रा की गणना करके इंजन की ईंधन दक्षता को मापता है। यह पैरामीटर इंजनों के प्रदर्शन की तुलना करने और उनकी परिचालन दक्षता निर्धारित करने में विशेष रूप से उपयोगी है। SFC को आमतौर पर ग्राम प्रति किलोवाट-घंटा (g/kWh) या पाउंड प्रति अश्वशक्ति-घंटा (lb/hp-hr) जैसी इकाइयों में व्यक्त किया जाता है, जो उपयोग की जा रही इकाई प्रणाली पर निर्भर करता है।

SFC का सूत्र:

विशिष्ट ईंधन खपत की गणना इस सूत्र का उपयोग करके की जाती है:

SFC = ईंधन खपत दर / शक्ति उत्पादन

जहाँ:

• ईंधन खपत दर: प्रति इकाई समय में इंजन द्वारा उपभोग किए गए ईंधन की मात्रा (जैसे, kg/hr या lb/hr)।
• शक्ति उत्पादन: समान समय अवधि के दौरान इंजन द्वारा उत्पादित शक्ति (जैसे, kW या hp)।

SFC का महत्व:

• ईंधन दक्षता: SFC एक इंजन की ईंधन दक्षता का प्रत्यक्ष संकेतक के रूप में कार्य करता है। SFC के निचले मान बताते हैं कि इंजन समान शक्ति उत्पादन उत्पन्न करने के लिए कम ईंधन की खपत करता है, जो अधिकांश अनुप्रयोगों में वांछनीय है।
• लागत बचत: कम SFC द्वारा इंगित बेहतर ईंधन दक्षता से वाहनों, मशीनरी और उपकरणों के लिए परिचालन लागत कम हो जाती है।
• पर्यावरणीय प्रभाव: कम SFC मान वाले इंजन समान शक्ति उत्पादन के लिए कम उत्सर्जन उत्पन्न करते हैं, जिससे पर्यावरण प्रदूषण कम होता है।
• डिजाइन अनुकूलन: SFC का विश्लेषण करके, इंजीनियर इंजन डिजाइन में सुधार के क्षेत्रों की पहचान कर सकते हैं और विशिष्ट अनुप्रयोगों के लिए प्रदर्शन को अनुकूलित कर सकते हैं।

SFC को प्रभावित करने वाले कारक:

• इंजन डिज़ाइन: इंजन का डिज़ाइन और विन्यास, जैसे सिलेंडरों की संख्या, संपीड़न अनुपात और टर्बोचार्जिंग, SFC को महत्वपूर्ण रूप से प्रभावित करते हैं।
• संचालन की स्थिति: SFC इंजन लोड, गति और तापमान के साथ बदलता रहता है। इंजन संचालन की स्थिति की एक विशिष्ट श्रेणी के भीतर सबसे कुशल होते हैं।
• ईंधन की गुणवत्ता: उपयोग किए जाने वाले ईंधन के प्रकार और गुणवत्ता, जिसमें इसका कैलोरी मान और दहन विशेषताएँ शामिल हैं, SFC को प्रभावित करते हैं।
• रखरखाव: इंजन का नियमित रखरखाव और उचित ट्यूनिंग ईंधन दक्षता को बढ़ा सकता है और SFC को कम कर सकता है।

संकल्पना:

ब्रेक-विशिष्ट ईंधन की खपत (BSFC) =m_f/BP

जहाँ m_f = ईंधन की द्रव्यमान प्रवाह दर, BP = ब्रेक शक्ति

CV = ऊष्मीय मान

गणना:

दिया गया है: CV = 40 MJ/kg = 40 × 106 J/kg

संकल्पना:

अर्ध भार पर यांत्रिक दक्षता 

गणना:

दिया गया है:

ब्रेक शक्ति (BP) = 200 kW, अर्ध भार = 100 kW घर्षण शक्ति (FP) = 25 kW

अर्ध भार पर यांत्रिक दक्षता 

अर्ध भार पर यांत्रिक दक्षता 

अर्ध भार पर यांत्रिक दक्षता = 0.8 ⇒ 80 %

अवधारणा:

ब्रेक विशिष्ट ईंधन की खपत 

गणना:

दिया गया है:

ब्रेक शक्ति = 105 kW, ṁ = 4.4 kg per 10 min = 0.44 kg/min ⇒ 0.44 × 60 = 26.4 kg/hr.

BSFC = 0.251 kg/kW-hr.

संपीडन अनुपात संपीडन के पहले और संपीडन के बाद आयतन का अनुपात है।

माना कि VS = स्ट्रोक आयतन

VC = निकासी आयतन

संपीडन अनुपात (r_c) = प्रभावी स्वेप्ट आयतन / निकासी आयतन

अवधारणा:

एक डायनेमोमीटर एक उपकरण होता है जो एक चालित मशीन संचालित करने के लिए आवश्यक बलाघूर्ण और ब्रेक शक्ति को मापने के लिए उपयोग किया जाता है। इसमें घर्षण प्रतिरोध को मापने के लिए एक उपकरण होता है।

निम्नलिखित दो प्रकार के डायनेमोटोमीटर होते हैं, जो इंजन की ब्रेक शक्ति को मापने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

• अवशोषण डायनेमोटोमीटर: डायनेमोटोमीटर द्वारा उत्पादित पूर्ण ऊर्जा या शक्ति ब्रेक के घर्षण प्रतिरोध से अवशोषित होती है और मापन की प्रक्रिया के दौरान ताप में परिवर्तित हो जाती है।
  • उदाहरण: प्रोनी ब्रेक डायनेमोमीटर, रोप ब्रेक डायनेमोमीटर, हाइड्रोलिक डायनेमोमीटर
• संचरण डायनेमोटोमीटर: घर्षण के कारण उर्जा का अपव्यय नहीं होता है लेकिन कार्य करने के लिए इसका उपयोग किया जाता है। इंजन द्वारा उत्पादित ऊर्जा या शक्ति डायनेमोमीटर के माध्यम से कुछ अन्य मशीनों तक प्रेषित की जाती है जहां उत्पन्न की गई शक्ति को उपयुक्त रूप से मापा जाता है।
  • उदाहरण: एपिसाइक्लिक-ट्रेन डायनेमोमीटर, बेल्ट संचरण डायनेमोमीटर, टोरसियन डायनेमोमीटर।

अवधारणा:

चार स्ट्रोक इंजन: इंजन के इस प्रकार में एक शक्ति स्ट्रोक क्रैन्कशाफ्ट के दो घूर्णन में प्राप्त किया जाता है।

दो स्ट्रोक इंजन: इस प्रकार के इंजन में एक शक्ति स्ट्रोक क्रैंक शाफ़्ट के प्रत्येक घूर्णन में प्राप्त किया जाता है।

संकल्पना:

यांत्रिक दक्षता:

सांकेतिक तापीय दक्षता:

प्रति सेकेंड संवर्धित ऊष्मा  HA/s =   (C.V.)_f, जहाँ C.V. = ईंधन का उष्मीय मान

गणना:

दिया गया है:

ब्रेक शक्ति, B.P = 4.5 kW, सांकेतिक तापीय दक्षता η_ith = 30% = 0.3, यांत्रिक दक्षता η_m = 85%, उष्मीय मान (C.V)_f = 40000 kJ/kg.

  ⇒   = 5.294 kW

जहाँ I.P = सांकेतिक शक्ति, HA/s = प्रति सेकेंड संवर्धित ऊष्मा

 = 17.647 kJ/s

 = 1.6 kg/hr.

अवधारणा:

ब्रेक तापीय दक्षता

जहां, BP = IC इंजन की ब्रेक शक्ति, mf = ईंधन की खपत, CV = ईंधन का कैलोरी मूल्य

गणना:

दिया हुआ:

ηbth = 0.3, CV = 40 × 103 kJ/kg, BP = 15 kJ/s

अब,

∴

∴ mf = 4.5 kg/hr

स्पष्टीकरण:

एक इंजन की सूचक और ब्रेक शक्ति के बीच के अंतर को घर्षण शक्ति के रूप में जाना जाता है। एक इंजन की घर्षण शक्ति को निम्नलिखित विधियों द्वारा निर्धारित किया जा सकता है:

1. विलियन की रेखा विधि
2. मोर्स परिक्षण 
3. मोटरिंग परिक्षण
4. सूचक और ब्रेक शक्ति के मापन से 
5. अत्वरण परिक्षण 

विलियन की रेखा विधि:

• इस विधि को ईंधन दर बहिर्वेशन विधि के रूप में भी जाना जाता है।
• स्थिर गति पर Y - अक्ष पर ईंधन खपत और X - अक्ष पर ब्रेक शक्ति को जोड़ने वाला एक आलेख खिंचा गया है और इसका बहिर्वेशन ब्रेक शक्ति के ऋणात्मक अक्ष पर किया गया है।
• ऋणात्मक अक्ष के अवरोधन को उस गति पर इंजन के घर्षण शक्ति के रूप में लिया गया है।

मोर्स परिक्षण:

• मोर्स परिक्षण का उपयोग बहु-सिलेंडर वाले इंजनों के सूचक शक्ति के माप के लिए किया जाता है।
• यह परिक्षण इंजन की गति को स्थिर रखते हुए सिलेंडर के स्पार्क प्लग को विच्छेदित करके सूचक शक्ति को मापता है।
• इस परिक्षण को अच्छी तरह से समझने के लिए मान लीजिए कि चालू स्पार्क प्लग के साथ एक सिलेंडर के लिए ब्रेक शक्ति B.P1 है और विच्छेदित स्पार्क प्लग के साथ B.P1' है, तो सूचक शक्ति (B.P1-B.P1') होगी।
• यह माना गया है कि स्पार्क प्लग के विच्छेदित या संचालन में होने पर पंपिंग और घर्षण नुकसान समान होता है।
• घर्षण शक्ति = सिलेंडर की सूचक शक्ति - सिलेंडर की ब्रेक शक्ति 

मोटरिंग परिक्षण:

• इस परिक्षण में एक दोलन क्षेत्र प्रकार के विद्युत शक्‍तिमापी का उपयोग स्थिर-अवस्था संचालन के दौरान विकसित शक्ति को अवशोषित करने के लिए किया जाता है।
• प्रज्वलन विच्छेदित होता है और उपयुक्त विद्युत स्विचिंग उपकरण द्वारा शक्‍तिमापी को मोटर के रूप में संचालित करने के लिए इस प्रकार परिवर्तित किया जाता है जिससे उसी समान गति पर इंजन को क्रैंक किया जा सके जिस गति पर इसे पहले संचालित किया जाता था।
• फिर शक्ति आपूर्ति को मापा जाता है जो उस गति पर इंजन को घर्षण शक्ति प्रदान करता है।

अवधारणा:

• औसत प्रभावी दबाव, गणना की गई या मापी गयी शक्ति के आधार पर एक आंतरिक दहन इंजन के सिलेंडर के अंदर का औसत दबाव होता है।

• दक्षता में वृद्धि की वजह से संपीड़न अनुपात के साथ प्रभावी दबाव बढ़ता है।
• एक निश्चित संपीड़न अनुपात पर, अधिकतम MEP अधिकतम दहन तापमान के मामले के समान थोड़ा समृद्ध ईंधन-वायु अनुपात (स्टॉइकियोमेट्रिक से अधिक) पर होता है।

अधिकतम MEP के लिए अधिक समृद्ध मिश्रण की आवश्यकता:

जबकि पूर्ण दहन स्टोइकोमेट्रिक AFR पर होता है, थोड़ा अधिक समृद्ध मिश्रण (स्टोइकोमेट्रिक से अधिक ईंधन) होता है:

• तेज़ और गर्म दहन: अतिरिक्त ईंधन तेजी से जलने के लिए अधिक आसानी से उपलब्ध ईंधन अणु प्रदान करता है, जिससे पावर स्ट्रोक के दौरान दबाव तेजी से बढ़ता है।
• सिलेंडर तापमान में वृद्धि: अतिरिक्त ईंधन जलने से अधिक ऊष्मा उत्पन्न होती है, जो पूरे पावर स्ट्रोक के दौरान उच्च औसत दबाव में योगदान करती है।

जबकि एक समृद्ध मिश्रण MEP को अधिकतम करता है, यह थोड़ी कम तापीय दक्षता की कीमत पर आता है। इसका मतलब यह है कि इंजन ईंधन की कम ऊर्जा को प्रयोग योग्य कार्य में परिवर्तित करता है।