engine cylinder final
DESCRIPTION
fTRANSCRIPT
��
Internal Combustion Engine
���������
� �������� � ���� � ��� �� ���
��������������
��� ����� ����� �� � ��� ���� ��� ��� �� � ������ � � ��������� � �� ���� ������ ��� ����� ���
� �� �������������� ����������������� ������������ � �� ����������� ��������
������� �������������������������� ������� �������������� ��������� ����������
� ��� ���������� ��� ������� � ����� ��� ������ ���� �� � � �� ���� ��� �� ������ � �� ���� �
�������������������������������
� ����� ������ ���� ����� �� � ������ ����� ������ ��������� ����� ����� ���� �� ���
��������� ������������ �������� ������ ��� ����� ������ ���� ����� ��� ������� ����� �������
� �������������� ���������� ������������
COMPONENTS OF AN AUTOMOBILE The main components of an automobile are :
I. The basic structure. It consists of the frame, the suspension system, axles, wheels
andtyres.
2. The engine. It provides the motive power for all the various functions which the
vehicle or any part of itmay be required to perform. The engine for automotive use is of
internal combustion type.
3. The transmission system. It consists of a clutch, a gear box giving three, four or even
five different ratios of torque output to torque input, a propeller shaft to transmit the
torque output from the gear box to the rear axle and a differential gear to distribute the
final torque equally between the driving wheels.
4. The auxiliaries. The principal one out of these is the electrical system.
5. The controls. They consist of steering system and the brakes.
6. The superstructure. In those cases where frameless construction is not adopted there
must be a superstructure, i.e., the body.
�
Internal Combustion Engine
Objectives:
� After studying this unit, you will be able to!�
• Classify the Engines on different basis��
• Explain the arrangement of engine cylinder
• Explain cylinder head, cylinder block and crankshaft assembly
• Explain cylinder liners, valve mechanisms, pistons and piston rings
• Explain crank shaft, connecting rod and cam shaft.
�
������������ � � ���� �� ���
�� ���� �!"#�#��$������$��%&��� �#�
� ��������������������������� ���������������������� ������ �������!�
• ������������������ ����� ��������������������
• ����������������� ������������
• "����������������� ����# �����$ � ������% �# �����&''��
• (����������������� �����������% �)��������������� �����
• *����������������� ����# ��������+��,�- *'.��
• /����������������� ������ ���0��������������������������
• &����������������� ����1������������,����������
• �'����������������� ����2������ '*�����������
"�
Internal Combustion Engine
• � ����������������� ����# ��������+��,��/''�
• �/����������������� ������������������ ���� ���������1&����������
�����������"*'������� ��� ����
�
��� ���� �!"#�#��$�$� &��# ��
• 2�������������� ������+�)�)������������������ ����
• .�������������� ����-� ����'3'��
• 4����������� ��������������������������54 ��������
• +6������������� ������� �������� �����% � �����������
• 7�������������������� ������# ���� �"�������89����:��
• 0;��������������� ����80�2�4 �:��������� �������� ���0������<��-�����
�����
�
'�� ���� �!"#�#��$������$�#���( #�) ���%�& �
• ����������������� ����� �������������� �����������������
• (���������������� �����������������7����7������ ������������
�
*�� ���� �!"#�#��$���+ �#���#��$�#���( ���"���!�� �, �
� �������������������� �����!�
• $ �����;������������0�=�. ���� ������# �����&''�
(�
Internal Combustion Engine
• �;������������0�>�. ���� ����+�)�)�� �����
• ?������;����������0�@�. ���� ����7����7������.�''����
�
-�� ���� �!"#�#��$�"��"�. + ����$��%&��� �#�
• �����������!�
6���������6������� ����# � ����� **�. ����������
"6���������6������� ����# �����$ � ���
(6���������6������� ������������ ��
*6���������6������� ����# ��������+��,�- *'. �
/6���������6������� ������ ���0���������� ���
&6���������6������� ����2�������� ������
• 16����!�
1(���� ������A�����B�������
1/���� ������2�)����)����
1&6C''���� ������A����
1�'���� ������2������ '*�
1� 6/''���� ������A������
1�/���� ����������������
• $ ��������������������� �����������D�� ���������������������
• D����������
*�
Internal Combustion Engine
�
/�� ���� �!"#�#��$�&��"������$�0"&0 #�
� �����������
• �6 ������������ ������������������ ����# �����&''�
• 06 ������������������ ������.���EA����&C# (��������
• A6 ������������������ ������F ������)����
• �6 ������������������ ������A������� ��������������C'&�
�
1�� ���� �!"#�#��$�2 ��(��.��%�& �
• �������������� ������������������������������ ������������������������
• ����������������������������������������������� ����������������
• �������������� ���������������������������������������������� �������
�����������
�
3�� ���� �!"#�#��$����&��.�
/�
Internal Combustion Engine
• ������������������ ������� ����������������
• F ����6��������������� ������� ����������)�������������% ��������
�
4�� ���� �!"#�#��$��.�������
• ������������-�����8����-�:���� �������������������������
• ��� ��������������-�����8����-:���� �����������������
• # ������2�����������-�������� ����� ���������������������
• ��� 6���������,���������������� ������������ 6� �������
• ���������,���������������� ����1�����3('�40������ ������
�
5�� ���� �!"#�#��$�$� &�#�))&%�#%#� + �
• ������������ ���������������������� ����7����7��������������
• ��)������� ���������������������� ����0������
• ��6�)������������������������� ������������.����������������������
� ������
• ����������������)������������������������� ������� ������������
������
�
�
�
3�
Internal Combustion Engine
�� ���� �!"#�#��$� �.�� �6��"�(#�"$���#) ��
• �������������������������� ���������� ����������5 �@��'''���� �
• # ���� ���������������������� ���������� ����������"'''�=�5 �=�
�'''���� �
• A������������������������ ���������� ����������5 �=�"'''���� �
��� ���� �!"#�#��$�"7�#���� ��"������$� �.�� �
• 7��,�������������� ���������� ��� �����
• 1��������������� ������2�������� ������
• ���������������� ������0�� ��������������������������������C'���������
���� ����������
'�� ���� �!"#�#��$��"+ #�"$��)�#������
• $ ��� ������� � ����8$7�:������
�: .������$ ��� ������� � ����8.$7�:��������� �����������
�: ��������� �������� � ����8�$7�:��������� ����0������
• ?����� ������� � ����8?7�:������
*�� ���� �!"#�#��$�����$�0"&0 #�) ���%&��� ��
• ������������8 �������E�������:��������� ����A����-������
• D������8� ���6������E�������:���������� ����(E������5 �B���"E������
7��������������
�
&�
Internal Combustion Engine
�
�
�
�'��%) #��$��%&��� �����"�. + ��#�
�
�
������������ �
C�
Internal Combustion Engine
1. Single cylinder engines. A single cylinder engine has a power stroke every 720°
of crankshaft rotation for a four - stroke engine.These are used generally for scooters and
motor cycles. It is s«:enthat the maximum size of the single cylinder engine is restricted
to about 500---600 c.c., because of the higher unbalance forces, which become difficult to
be balanced.Further the weight of the flywheel required becomes excessive for higher
engine sizes.
2. Two cylinder engines. This type of engine, apart from providing more power, gives
more uniform torque and balancing possible is also better as compared to single cylinder
engines. However, in practice two cylinder engines are rarely employed for automotive
use. Fig. 1.12 shows three different types of 2-cylinder engines.
(a) In-line type cylinders placed side by side. This type has two single cylinders placed
side by side vertically so that their pistons are in phase. Such an engine will have a power
impulse every 360 degrees of crankshaft rotation.
(b) In-line type. cylinders 1800out of phase. In this the two single cylinders are in
effect, placed side by side vertically, so that their cranks are 180°out of phase. This type
provides good balancing, but the disadvantage is in unequal firing intervals: the spark
takes place at 0°, 180°, 720°, 900° and so on.
3. Three-cylinder engines. In three-cylinder in-line engine the power impulse occurs
every 2400 of crankshaft rotation. These are dynamically balanced, but there remain
some unbalanced rocking forces. However, the three cylinders smooth out the cyclic
torque adequately so that this has become a good competitor of the more popular four-
cylinder in-line engine for small cars. Its other advantages are reduced weight, length and
drag besides improved fuel consumption. Maruti 800 Vehicles in India employ this
engine.
4. Four-cylinder engines. In this type, the torque obtained, as compared to a single
cylinder engine, is much more uniform because two working strokes per revolution are
obtained. Further, the balancing is also better. Apart from this, the maintenance is also
easier as compared to the engines with larger number of cylinders.
(a) In-line vertical type. This is perhaps the most popular engine for ordinary cars of
medium size (from 0.75to 2.0 liters). Fig. 1.13shows this type of engine. It has a power
�'�
Internal Combustion Engine
impulse every 1800of crankshaft rotation. The four cylinders are all in a line.The second
and third cylinders are in I 2 3 4 phase, while cylinders I and 4 are also in phase, but in
the direction opposite to 2 and 3. Thus the reciprocating forces are also nearly balanced.
Firing order is 1-3-4-2 or 1-2-4-3. Regarding crankshaft torsional wind-up and uneven
breathing spacing between adjacent cylinders. both these firing orders have equal merits
and demerits.
�
�
�'��� ���#�"�����+ ��"����#��$����.& �"���� �&��8�%&��� ����.�� #��
� ����������� �)�����������������;���������������������� ������ ��������������
������������������������������������ ������������������
�: A���������� �B� �� �������������� ��� ������� ����������������� �� �������
���� �������� �������������
�: ���� ��������������� ����� �������� ������������� ���� �������������������� ��
���������,������������������� �����������������
�: A���� ����� ���������������������������� �B� �� ��������������� ������������
��������������� ����������� ���������6���������������
���
Internal Combustion Engine
�: �� ����6�������� ����� �� � � �� ��� �� ������ �����6��������� ����� ��� �� � ���6
����������������������������������;������������
�: � ���� ������� �����������,���� �� ���������������6��6����� ����������� �����
��� �� � �� ��� �������6����� �� � ��� � ������ ���� �� ����� � ��� ���
����������
�: A��� �� ���� ������ ����� ��� ������������ ��������� � ��������� � � �� ��� ���� ���
���������������������� ������������������ ������������� ���� ���������� ������
: ��� � �� ��� ���� ��� ��������� ���� � �� ����� ���� � �������� ��������� ��������
����� ������������ ��
: ���� ����� �������������������������
• � �� ������ ������ ��� �� ������� �� ���������� ���� ����������� ����
���������������
• � B����������������������������������������� ���� �������������
• � ���������� �������� ���������� ������������� ����������������� ����
�����
• � �� ���;������ ��� ������ � ������� ���������� ���� ��� � � � � �� ������
������������ ���� ���������������
�� ��� � ��������� ��� � ���6�������� ������ �� �������� ����� � ��� ��� �
��� �������� �� �������������� ����� ����� �������� �� ������������������ ������� ��
��� �������� �� �������������� ������������� ��� ����;���������� B��� �����������
� ������ �������� ������������������������ ��������� �������� ���������������;����
;������� ��� � �� � B��� � ���� ��� ��� � ������ ������� � -�� � ������ ������ � ���� ��� �� ���
��� ������ ���� �����������������;����;����������� ��� ���������������� ���� �������
� �� ������� ������������������ ��������� ��������������������������� ������������
� �
Internal Combustion Engine
���� ������ ������������������ ��� � ����� ���� ����������� � ������������ � F �������
� ���� ��;���� ����� ���� � ��� � �� ��������� �� � �� ��� ������� � �� ����� �� �;����� � +���
������������ ������������;���� �������������� �������������������������������������
�������������� �������������������
�
�*������.���� ���$��%&��� �#9�
������������������� �������� ���������������� ������ �� ������� ��� ����������� ��
��������� ���� ����� � �� �������� ��� �B ����� ������ � ��� ��� � �� ��� �� �� �� �����������
�������������������� �����������������������������
�� ���������� ��������� ���� ������� �� ��������� ��� � ���� �� � �� � ������� ����
� �� ,��� ������������ �������� ��)������ ��� ����� ��� ���������� 5 ��� �����
��������� ���� � � �� �������� ���� ��� � �� � ������� ���� � ����� ��� ���� � ����������
�������� ������ �� 1� ������ ��� ����� ������������� � �� ������� ���� �������
����� ��������������� ����� ���������������������������
� ����������������������������� � ������B ���������������� ����� ��������
� �������������������������������� ���B ���������������������� �� �����������
�B ����������������������� ������������������������������������ ����������� �
� ������������
"� 2������ ����������������������� � ��������� ����� ������������� � ����������
��������� ���������� ��� � �� � ���� �������� �� � � ���� �������� � ������
���;������� ��������� ��������� � ��� ����� ������� � �������� �� ������� �� ��
������������ ��������������������� ����������������������������� �������� �����
�
�
�"�
Internal Combustion Engine
�-��� �� ����������
.������ � ����������������� ������������������������������������������������������
� � �� ���������������������������� ������� ����������������������������������
��������� ��� � �� ������ -B������� �������� ������� �� � �� ����� �� ����������� ��� ��
� ������������������������������ ���������������� ��� ��������� ������������ ������
������� ���� ��� ����� �������� ��� � ��� ������� ���� � ����� � ���������� ��� � �� ������ ���
���������� �� ,��� ��������������������� ��������������� ��������������� �������
�� ��� �������������
� ��� ����������������
"� �����������������
(� �������������������
�/�� � � � �� ��� ���� ��� �� ��
��� ����� ��� ������ ��� �� ���� ������� ��� �������!� �� ���� ���� ��� ���������� ����
� ������ ��������������6� ������������������������������� ��������� ��������������� ��
��� ���������� ��������������������������������������������� ����,��������������
��� �������� ������� ����������������� ��������� ���������� ������ ������������ ��
��� �����������������������������������������������������
• ��������������������������� ����� ���������
• # �������� �� ���� ����� ����� ���������
�
� ��������������� ������������������� ������������������������ ��� ������� ��������
���� ��,��� ��� �� ���� ����������� ��������
�
�(�
Internal Combustion Engine
���������� ������� ���������� �������B������������������������� ��������
����� ����
������������������������������������ �
�1��%&��� ��!&��(9�
�����������������������������������������������$ � ��������������� �������� ���������
��������� ���������� ��������������������������������������������� �������������
������� ���B���������� ��������������������������� ��� ����������� ���B���������������
� �������� ���� �������������������������������������������������������������)���������
��������������������������������� � ������������� �� ���� �����������������������
��������������������� �������������� ����������������������� ���������������������06
�������������������������������� �����������������# ������������ � ���������� ��
����������� ������������������������������������ �����������������
�
�*�
Internal Combustion Engine
$ � ������ ��� ����������������������� ������������������������������!�
�� ����� � ������������������������������ ����������������
� ��������������� ������� �������������� � ���������������������������������
���������� ���������������
"� � ������������������� ������������� ������� �������������������������
(� ����������� ��� � ���������� ��� �������6�������������� ��������� ����
���������� ����������� �������� �����
*� ������������ �������������������������� ���� �������������������� ���������
/� 7���������� ������ ��������� ������� ������ ������� ��������������� ���������
3� ���������������������������� ����������� ���������� �����������������
&� 0�������������� ��� ���������� ����������������� ���������
C� A������� ��� ����������� ���������� ���������
�'� �������� ��������� �������������� �������������������� ���������������������
�
���� � ���� ����� � ����� ���� � ������� ���������� �� ����� �������� ������� ���
�������������������������1��������������������� ������� ���������� ����������������
�������� � �� �� � ���� ������ ���� � ��� � ������ ��� � �� ���������� 8������ ������� �������
����������:����������6������ ������ �����������;����
�3��%&��� ��!&��(�+ "� ��"	�
���������������������� � ������ �������� ����������� �������!�
�� 4��������������
�/�
Internal Combustion Engine
� �����������������85������������������ �������:��
"� ���� ��� ��������
�
�
�4��%&��� ��� "��
� �� �������� ���� �� �� ����� ����� ������ � ������� ��� �� �������� ������ ���� ��������
���������� ��� � �� ������� ���� ������� ��� �������� � �� �� .������� ��� ��� � ���� � ��
�������� ��������������� ����������������
� �
�3�
Internal Combustion Engine
�
����� ��������� ��0� ����������
+�� ���������� ������������������������)���������������������������������������� ��
��� ������� � �� ����� � �� �������� ���� ������� �� ��� � �� � ���� ��� � ��� � �� ��� �����
� B������������� ��� �� ������������������)��������������������8���� ���:���� ��
��� �������� �� �����
� ����������������� B����������������� ���� �����������
����������������� �� B������������������
���� �������� ���������������� ��������
���7����������������������,�������� ��������������� ���� ��������������
�������������������8���������:���� ��������
�
�
�&�
Internal Combustion Engine
�"#( �#�
������������������������������������������������������ �����
����������������������������� ����
����������������������������
"��������������������� ��� ���������
�
�������������� ��)������������� ��������������������������������������������������
4������������ ����������� ��������������������,�������������� ���������������������������
�������������������������� ���������������������������������� ������������
�
�5��%&��� ��&�� �����#& 0 �
� �� �������� ������ ���� ���������� ��� �������� � ��� ��� ����� � �� �������<�� ������ � ��
���������������������� ������������������������ ��������������� �� �� �������������
� �� ������� ���� �������
������������������������������������
��������������������������������������������������� ����������������������� ��� �������
����������������
��� ��� �� ������ � �� ���������� ��� ����� ���� ������ ��� ������� ����� ����� ���� � ���
���������������
� ������������� ��������������������������������������������
�
�C�
Internal Combustion Engine
�%) #��$�&�� �#�
���.�������� ��F ��������
.��������� �������� ��������� ���������������������������������������� �����������������
����������������������������������������������������B���������� �����������
�
�������������������������������������B���������� ������������������������� ��� ��
��������)�������
+�� �� �������������������� ��������� ���������������������� �� ������������������
�
��� �� ��� 0���������� ��� ��������� �� ������ �� ������ ��� ���� ���������������� ��� �� ���
��������������������������������� ����� ��� ������������������������� �����������
�������
�
�
�
'�
Internal Combustion Engine
�
���& ��� "��$�&��
�
� ��������� ���������������������� ������� ���������� ������� ����������������� ����
������ ����� ��� ��� � �� �������� ������ �� � �� ����� ��� �� ���� ������ ������ � �� ������
� ������������������� ��� �� � ����� �� ������������ ����������������������������
� ������ �� ��������������� B������������������������� ������ �� ��������� ��� ����
����.������������������������ ����������������� ������� ��������������
�
�
�
�
��
Internal Combustion Engine
�
�
�
�
����7�"�#��� "��$�&��
�
� ���B ������ ���������������������� ��� ��� � ���������� �������������� ����������
������������ �������������������������������������� ��� �� ���B ������ ��������� ��
��������������� ������������������ �� �������������������� ����� ��� ������ ���,��
� ����������������������B ������ ������������ �� ���������������;����������� ������
��� �������� ����������������� ����������� �� ��������������������� ��������������� �
� ���� ������������������������������� ������������������������� �������������
� ���B ������ �������������������� ������������������� ��������������
�
�
�
Internal Combustion Engine
����������� ���������� ������
�
���������� ���� ����� � �� �����
��������������������
����� ������� ���
� ��� �����
��������������� � �
����������������������
���������
� ��� �����
� ���� �������� �����
����� � ������� ���� �� ����� � ��������� � !����
����������� ��� ������� ����� � ���
��������������� "#$��%�� � � &��'�� � �
�
�
�
�
�
�
�
"�
Internal Combustion Engine
�
���"�� ���#�"���� + ���#��$��"#�������"����&�+ ���+ �"&&�%#�$��� �.�� ��%&��� �#��
�
���������� �������� ( �� ���� �( ��
������������� � ������� ���
� ���� ����� ����
�!����� � ����� �����
� ��� ����� � �����
� ��� � ���� ���� � ���� ����
��� ���!� ��� � ����� � �����
"���� � ��!� �� �������
�������
� ��� ���
������������� ��� � ��� ���
� �����!� ��������� �
����
����������
����
����
# ���
����
(�
Internal Combustion Engine
����� ���� ����
��!������� $� �� %������
������� �
����������� ��
& ������ ��
��������������
$� ��
$� ��
$� ��
'���
'���
'���
()�����*(����� +�� !�,'�!�� -./ # ��! �(� ���,0�
��������������� ��.1� 2..1�
�
�*���.�� ��&"##�$��"�����!"# �����0"&0 �)�#�����#9�
� ���.& ���2 �#�� �0"&0 #�6�8� "��9�
� �� ����� ���� �B ����� ������� ���� �������� ���������� �� � �� �������� ������ �� � � ���
������������������������������������������������������������������� ������������
� ������������������ �������� �� ������������� ��������������������� �������6���
������ E"��������� ���� �B� �� ������������������� ������� ������� ��������
� ��������������� ��#�
• � ���� � �������������������������� ����� ����#�
• ��� � � �� �� ������ ����� ���� ��� ����� ������� � ���� ������� ��� � � � ��
��������� �������� ������ ���������� ������� ��#�
*�
Internal Combustion Engine
• )���� ����� �� ��� �������� ������� �� �� ��� ������ ������ �� ��� �� ������
���� �������������������*���� ��� ����� ���������������#�
• +�������� ������������������ ����������� �� ���������� � �#�
�
�
�
�� ,��!& ���2 �#�� �0"&0 #�6�8� "��9�
/�
Internal Combustion Engine
� ������������B ������������������������������������� ������������������� �� ���
�������������������������� ��������������������������� ��������� ������������
� �� ������ ������� ���� �� � ��� ���� ��� ������� � �� ���� �������� �����
��� ������������������������������ ������� ������� ����������������
� ��������������� ��#�
• ������������ � �����,������� ���� �����#�
• )���������������������������������� ��� ����#�
• (���������� �������������������*��������������� �#�
�
'"�����.& ���2 ��0 �� "��0"&0 #�6�� "��9�
� ������������B ������������������������������������
� ���������� ������ �� ��� ��������������������
�������� ��������������������������� ������������
F � �� ��������� ����� ���� ���������������������
������������ B�����������������������������
������� ������������������������������������������
������
-��������������������� ��������
• (��������� � � ������������ ����� ����#�
• �� ������������ ���������������������� �����������#�
• � ����� � ������ � ��� �������� ���������*�����������#��
• ��,����� ������������ �� �������� ���������������������������������� �
� ���� ������������������� �������� ��������� ���������� ���#��
3�
Internal Combustion Engine
• � ����������������������� � ���� � ������������� ������������� ��������
�� �#�
�
'!��,��!& 8��2 ��0 �� "��0"&0 #�6�� "���
�����������B ������������������ ����������������� ��� ������ ���������� ������� �
� ��� �������������� ������������������ ������������������������� ������������
� ����������������������� � ���� ���������������������������B��������
����� ������ ������������ ������������ ��������� ������������� ���������
�
*� 0 �� "����& ��"���#�� � 7�"�#��0"&0 #�6�8� "��9�
1���������������������� ���� �������������������� ������ ������� �������������
� ���������� ������������������ �������������������������� ���B ����������������
�� ������ ������� �������������� ������������������������������� ������������
� ������������������� ��#�
• ���� ����� ��������������������������� � ���
• ��������� ���� �������� ����������������������������
��2 ���0 �&")9��
�
� �� � ���� ��������� ����� ������ � �� � ���� ����������������� � �� �������� ������ ����
�� ��� ������������������������ ��������������� ������������������ ������������������
������ ���� �B�� ���� ��� � ������ �� ����� 8�� ���� �����:� ��� ��� � �� ������ ���� � ��� �
�&''� ��� ������ ���� �������� ����� ��� ������ �������� ����� � ���� ������ �������� ����
&�
Internal Combustion Engine
�������&''�� � ������������������������������������������������������������G���� �
������������������������B���������� ��������������������
�
��� �� �B� �������� ����� �� ������ ������� ����� ������ � ''� ��� ������ ���� �������� ����
������������� ��������������8�&'':��� �������������/'
'�������������������������������
� ������������� ��� ������ ���������������� �������������������������� ������� ��
����� /''� ��� ��� ������ �������� � �� ��B�� ������ ������������� � �� ����� /'
'� ��� ��� ������
������������ �������������������������������������������������������/''�������
�
������� �6�������������������������������������� �C''���������� ������������83 '
'�E�
&:��� ������������������������������C''�8�&'
'�H�C'
':������������������������������
������������������������ ''G����B���������������������������������"*
'��$ ���������
� ��� ������������������������ ��� ����� ��������������������� �������� ����������
��������������������� ��������������C(&������ ������� ������������� ������������
������������������������ ����� ���� ������������
�
180 degrees 180 degrees 180 degrees 180 degrees1 Power Exhaust Suction Compression3 Compression Power Exhaust Suction4 Suction Compression Power Exhaust2 Exhaust Suction Compression Power
Firing order 1 revolution = 360 degrees 1 revolution = 360 degrees
720 degrees of crankshaft RotationOne Complete cycle
�
�
�
�
C�
Internal Combustion Engine
�-54 �5-�+�0�5�-�
.��� ��� � ����������������� ������������������������������������������������������
� � �� ���������������������������� ������� ����������������������������������
��������� ��� � �� ������ -B������� �������� ������� �� � �� ����� �� ����������� ��� ��
� ������������������������������ ���������������� ��� ��������� ������������ ������
������� ���� ��� ����� �������� ��� � ��� ������� ���� � ����� � ���������� ��� � �� ������ ���
���������� �� ,��� ��������������������� ��������������� ��������������� �������
�� ��� �������������
� ��� ����������������
"� �����������������
(� �������������������
"'�
�
�
�
�-���� � �
�
� ����������������������������������������������� ��������������������������� ��������������
����������������� ������ ��������8��� ���� ����������������:����������������������������
����������������
� ������������� ����������������������� ��������������
"��
�
�
� ��������������� �������� ������� ������ �������� ������������������������������ ��� ��
����������������������������� ����������� ������������ ������������������������������ ��
����������������� ��� �� �������� �� ������������������������ ����������������� ��� �� ��
������������� �������
2�������������������� ������������������������������������������ ��� ��������.������������ ��� �
������� ����� ���� ������� ���� ��-"''�� I� ������� ��-� "'��� 0��� �B������� �����6� 74 � (�"�� 0���
�B������������6�74 �(�/������ ����������������������� ���������� ��������������������� ������
� ���������������# ������ �� ������������������������5 ������������������������� ��� ���
������������� ������������ ���B������ �� ������������������� ���� �������������������� �
������ ������������������������ ��� ����B��������
(��������( �� ����������� ������ ���������������������� ������������������������������
���� �����#�
�
�
" �
�
�/��%) #��$�)�#�����
�� �! ������� ������� ����������������� ������������������������� ����������� ���������
# ����� ���� ������ � �� ������� ���� ���� ��� �� ������ ���� � ���� ��� ����� �����
��������������
� ����� �1�� ��� ��� ��� ���������� � ��� ������� ������� � �� ����� ����� ������ ��� ���
������������������������������������� ���������������� �� �����������������������
��������������������� ������������� ��� ��� ����B��������8D��������� ������������:�
F ��� � �� ������ �� ������ � �� � ���� �B�� ��� ����� ������� �� �������� �� � �� �������� ���
����������
F ���� ���������� ����� ���������������������������� ��������������������������B��������
� �� ���� ��� � �� ����� �B������ � ���� � ��� � �� ��� ���������� ������� ������ �������� ����
�����;��������� ���� ����������� �� ���������� ����
�
""�
�
�
�
"� ��� ���!� ��� ��� � �� ������� �� ����� ����� ������� ��
�������� ��� ����� � �� � ��� �� ��� � � �� ��� � �� �� ���
�����������)���� ������� ������������ � ����� ���� ���
� �� ������� ������� ��� �� ������� ��� � �� ������� ��� �����
������� ���� � ���� ��� ��� � ����� ��������� ��� � �������
�������������� ���������������$ ���� ��������������� ����
���������������A�����''��
"(�
�
(� ���� �1�� ��� ��� ��� ����������� ��� ����� ����� ������ �� �� ����� ����� ������ � � �
������������������������ ����������������5 ����������������������� ����������B�����������
���� ����������� ������������� ���������� ���������
�1�� ����#�$���������&&��.�)�#���� 7)"�#����
?��;����� ��� ����B��������������������� �����������������������������������������B������
� ����� �������������� ��� ����������������������������������������� �������������������� ��
�������B����������������������;������� ��������� ��� �������������� ����������� �� �����
2� %������� ����������� ����� �
�� ������������ ���������� ��
-� �������� ����� ���
3� ������!���� �
4� '�� �������)������� �������
�� %������� ����������� ����� �*�� ����� ����������������������������� ������� ��
����� ����������������������� �� ����������������������� �����������
�
"/�
�
�
�
�� "������� ����� ���9���������������������� ������������������ ������� ��
������������� ����� ���� ��������������� ����������������� ��������������������� ��
������� ������ �������� ����������� ������������������� ���B�����������������
"� � �����!���� �9�� ��� ��� ����B���������������������� ������������������������
������ � �� ��������������� ��� ��� � �� ������ �� �����B����������������� ����������
�������� ������������������������������ �������������������������
(� '����������� ���������� �9�������������������� ������������������������ ��� ���
�B�������� ���� ������� ��������� ���������������������������� ���B����������� ��
����������� ��������B���.�������� ��������� ��������������� �����������������
���������������������������� ��� ��������������+� ����������������������� ���������
����������� �������������� �������� ������ ������� �� ���� ������ ����������������������������
��� �� �������#�
�
�
"3�
�
�������
�
�3���#�����&")�
�
�
���� �������������������������� ����� ��������������������������������������B���������������
������� ����� ���� �������� ��,���� ��� � �� ������ �� � �� ��������� ��,���� ���� ������ ��� ������
�������������$ ��� ���� ��� ����������������������B�������������������������������
�
"&�
�
2����� ����� �� ������� ��� � �� ������� ����� ��� � �� ������ �� � �� �������� ��� � �� ������ �������
� ������������ ����������������� ��������� �������� ���������8��� ��������� ��������������
� ����� ��������:����� �������������� ���� �������8�B�������� ������������� �)���� ��������:�
�� ������������������ �� ������������������������� ��������������������������������������
8� �����������:��������������������� ��� �������� ������������ �� ����� ��������� �������������
� ���B�������� ����������� � ���������������������������������� ��������������
�
.����� ����������������� �� ��/����/�� ������#�
�� �������������
� ������������������������
"� ����������������
(� ����� ������������
*� ���������������
/� �����������������
3� ��������������
&� ������������
C� �����B������������������
�
� & ���� ��� �*��������������� �� ���� ���������������������������������������� �� ��
��������������� ������������������� ������������������������ ��� �)���� ����������� ��
������ ��� �� ����� �������� �� � �� �� �������� � �� ������� ��� ������� ������� �� � ��
��������������������� ���������������� ���� ��������������� ����� ���������� ��
� �� ���� ����� �������� ������ ��� ������� ��� � �� ��� �������� �������� � �� ������ � �����
������� ��� ������� ���������������� �� �������������������������������������
"C�
�
�
�
� %��� ��������������� �9����� �������� ����������������������������������� ����
������ ������ � � �� ���� ��� � ������ ��� � ���� �� ����� ������� � �� ��� ������� ����
��������� � �� ���� ���� ���������� ������� �� � � �� ������� ������ ��� � ������� ����
������������7�1<���
�
"� & �� ������ ��� �9� ��� ����� ����� �� ���� � ���� ������ ��� � ���� ������ ���� ��;����
���������������� ��������� ������������������������������������������������� �� �
('�
�
���� � � � � �� ��� �� �������� ���� � � �� �6���� �� ���� � ��� � ����� ��� ������� ���������
.���������������� ��������� ��������� ��� ���� ���������������� �����������������
�������� �� ��������������������������
(� �� ����� ��� �9� ��� � ������� ���� � ���� ��� ��� ����� ���� ������ ������ ��� � �������
���� ����� ������������ ������������������������������������������� ���������������
������� ��� � ������� ���� ���� �� � ���� ������ � ���� ��� ��������� �� ��� � ��� � ��
��������� ��������������������� ��� ��
� �
�����4���#�������.#�
�
2���������������������������������������������� ���������������������
�����������
"# .�� ����� ��� ����������� ������������������������������#�
0# 1�������������� � ���� ��������� ������� � �������� �����#�
%# ������������ ���� ���������� ������� � �������� ���� �2��� ���#�
�
(��
�
�
�
� ����������������������������������������� ��������������������� �� ���
"# �� ��������������������
0# 3� ���� ���������� ���������������
� ����� ������������������������ ����*���
��� ��������������������� �������� �� ����
�����
�#4 .�� ����������� ����������
��#4 +�������������� ��������� ��
������ ������� � #�
�
�
�
�
� �������������������������������� ���
��� �������������B�������������� �������
�#4 )����������������������������
�#4 ��� ��������� ������� � �����������������#�
� ���� � ���� �������������� ��������� � ��
�������������� �����������������������
������� �� ����� ��������� ���� �������
��������
� ������������������������������B�����
���������������� �� ���������������������
� ������������ ���� �������� ����������
� ������������������������������� �� ��
������������
�
� �
�
���5���#����)���������. ���)��9
������������� ������������� ����������������� ��������������� ��������������� ������������
�������� ������� ��� � ����� � �� )���� �������� � �� ����� ��� � �� ������ ���� � �� �� ���� ���� ���
��������� ����� +����� ��� � �� ��� ���� ������� ���� ��� ������ ��� ���� ���������� ���
������������������� ��������"���������������������� �������������������������������
�#�+!������� ����� ���*
� ��������� ������ ������������������ ��������������8���������:������������������ ���������
������������������������� ����������� ���������������� ���������������������� ��������
��� ��� ���� ��� ���� ������� �� � �� ��� �� � �� ����� ���� �� ������ ��� ������ �������� � �� ��������
� ����� ��� � �� ������ ��� �� ���������� ��� ������� ��� ��� � � �� ������ +����� �� � ��
������� ������ �������������������������������������������������
�
�
�
�
� �
(��� ��� �������������������������������+ #�� #������ ����#�
�
���������� ���!������
���� ��������� ����� ��������������������� ����� ������������������������ �����������
���������� ���������� �������������� ������������� ������������.������ ���� ��������
��������������������� ����������������
�
�#� ������!� ����� ����� ���*
���� ��������� ���������� ���������������B������������� ���������������� ���� �����������
� ����������������� ���� �������������������� � ����� ���� ���������� ���� ������� ������
��� ���������������������������� ���������������
�
�
�
�
�
�
� �
�����.�� �:"&0 �
1������ ���� � �� ������ �������� ���� ����� ������� ��� ��� �� ���� � � ���� ���� ������ � �� ������
������ ����������������� � ����������� ������������
��� ����� ���� � �� �� ��� �B ����� ���� ����� ���� � ��
��������� A��� �� B��������������������������� � ��
����� ������ � ��� � � �� ����� � �������� ���� � ��
����������������� ��� �� ���B�����������������
� ���B ������ ���������
� �� �������� ������ ��� ������� ���� ��������� �����
�������� ��������
�� 2���������������� �� ���� �������
��� �������� ���������.�����5�����
� �������������
"� D��������������� ������J+� *�
� �����������+�)�)�"�� �����������
(� ������� ��������������� �������� ��������������������������D�� ��� '''�������
������������
*� �������������� ����������������������
�
�
'���� 5����5�������������������� ��������������� ����������������������������������������
������� �������������������������������������� �� ���������������������������������������
� ��������������-B ������������������ ������� ���� ������������������
�
� �
• � ��������������B ����������8��� ������������� ��� ������������:���� ����� ���� ��
���������������������� �� �����
• � �������������B ����������������� ��������������������� ���� ���� ���� ������
���� �� B����������������������������
�
����!������������9�-B �������������������� ���� ������������������/''�H�3'''�������� ���
��������+����� �������������������� � �� ���������������� � �� ��� ���������������� ����
� �� �� ���� �� ������� �������
� �������� ������ ��� ��� � �B �����
������� �� ����� ���������� �� ����� �
���������������� ������� ��������
��� ��� �� ������ ���� � � ���� ������
*'K � ����� �� �� ������ �� � �;���
����� �������� �������;������������
� �� ��������� ��� ���������� ���
�B ����� ������� ����� � �� ����� ����
��� ��� ��� � ��� ��� �����������
����������� ����������8�'*'�:��
F ��� � �� ������ �� ��������� � �� �;��� ����� � � ����� ��� ���� ����� �� � �� ������ ���� ��
�����;������������� ��������� �������� �� �� ����������� ����� ������ ����������������� ��
��� ������ ������ �������������� ���� �����A��� ����������� �� �� ����������������������� ���
������������������������������������������������������� ��������)�������� ��������� ����
��������������� ����������� ������������&'6�'''���
�
� �
�
�
!��������9�� ��������� ���� �������� �����,�������������� ������������� ���������� ��
����������� ��������������������� ��������������������������� �������� �� �������� ��������
�����������������������������������������
�
����:"&0 ��) �"���.�+ ��"��#+ #�
2� 5����������������������������,!�������������� ����*
F ����!�� ����� ����� ����� �� ���������� ��������������������������� ������������������
� ����� ������ � ������������������ ������������ ����������������� ��� ������������ ��B�����
������������� ������������ �������� ����������� ����� ������������ ���� ��������������
���� ����������� ������������ �� ������������������ ������������������������ B��������������
� �����������F � �� ���������������� ����� �� ������ ���������������� ��������� �����������
�
� �
��������� ������6�������������������� ����� ���� ��������������� �� ����������5 ���� ��
����������������
�� 5������������������������������ ����9��
��� ������ ������������������������������ �������� ������� �� ���� ����������������
������� �� ������������������ ������2/�-�������/�6�7��/�������/�3 �� ������������ �����
� �������� � ����������� �������� �#�
� �� ���� ���� ��� � � ���� ������� ���� ��� � ����� ����� ��������� ���� � ��� ��������
������+������������;����� �������������������� ����������� �������� �� �����
�
-�5�����������������������������
��� � ������� ���� �� �� ������� ��� 0� H� 7���� ������ ���� �� � ���� �� � �� ����� ������� � ��
������������������������������������������
�� 0�������� � ���������������� ������������������������ ���������� �����
� 0���������������������� ��������� �� ���� ��
"� F �������;���������� ������������������� ������ �����
(� # �� ���� ����������� ��������� ���� ��������� ����������������
*� 1���� ��������������������� �����������������������
/� � �������� ����� �������� �� ��������� ���������
3� ����������������������������������
�
� �
�
� � ���������������������� �
�
� �
�
�
��'����� ����.������
� �� �� ���� ���� ��� � �� ��������� ���� �� ���������� ��� � �� ������ ���� � �� �� ���� ��
���������� ��� � �� ������ � ���� � ��� � � �� ������ ���� � �� ��������� ���� �� ��������� ��
���)������������ ������B���������������������� ����� ������������������������ ��������
��������������������������������� ��������������B����������� ���� ���������������������
������������������ �������������������� �������6�������������������������� ��������������
�������� ��������������������������� ���� ����D��������� ��������������� �����������
�
� �
���������� ����������������� ������������������������������������������������������ ��� �
������������������� �������������������
���������������������������� �
�
�
� �
2��3���1����
������� ������������������ ����������� � ���������������� ���������� ��������� ������������
� �� ������ ��������� �� � �� ����� ���� ������� ������ ����� ��� � �� ������ ����� ������ �� � ��
������ ��� ��� ��� �� ���� � � �� ��������� ���� ���� �� � ��� ������������ ��� � �� ����� � � ��� � ��
���� ����� � � � �� � ������� ��� ��� ������ ���� �� �� ������ � ���� ���� ������������� �������� �� �
�������� ��� � �� �B�� ��� ������ � ����� � �� ����������� �� ������� � ���� ��� � �� ������� 2������� ���
������������� �������������������� ������������������������ ��������� ���������������������
��������������������������� ��������� ����������� ��������������������������������������
������������������������� ������� � ���� � �������� ������������������� ���������������
� ���� ����������������������� �������� ����������� ������������������������ � ������������
� ����������������������� ����������� �� �����
��������������������������� �
�
� �
�
�
�
�
�
�
�
� �
�
Exercise 1
1. Enumerate the main parts of an automobile engine.
2. Describe in detail the function, construction and materials used for the
(a) Cylinder Block. (b) Cylinder Head (c) Crank Case (d) Oil Pan
3. What are the functions of engine inlet and exhaust manifolds? Describe their materials and
construction.
5. Discuss different types of cylinder liners. What are their comparative advantages? Discuss
various liner troubles,
6. What is the difference between Wet liners and Dry liners?
7. How the IC Engines are classified?
8. Make a sectioned sketch of a petrol engine piston and name its various parts.
9. State the functions which a piston in an automobile engine cylinder is required to perform.
Discuss various methods used to avoid piston-slap.
10. Describe in detail various types of automotive pistons.
11. Discuss in detail various types of piston failures. Give suggestions to avoid the same.
12.What are the functions which the piston rings are required to perform? With the help of
suitable sketches explain the constructional features of various types of piston rings,
13.Explain with the help of simple sketches the working of the compression and the oil control
rings.
14.Discuss various design considerations for piston rings. What factors would you consider for
�
� �
selecting rings for an engine?
15.Discuss in detail various ring failures and their causes.
16.Describe the functions, materials used and the construction of a connecting rod and a piston
pin. Discuss also various methods of connecting these two, stating their merits and demerits.
17. Where is the' crankshaft mounted in the cylinder block?
18. What are the Merits and Limitations of Single and Multi-cylinder Engines?
19. What is the function of camshaft?
20. What is the function of a cylinder head?
21. What type materials are used for Cylinder blocks?
22. How the Engines are classified based on valve positions?
23. What are the methods used for controlling piston expansion?
24. Explain briefly about Valve operating mechanisms of an engine.
25. What is 'firing order'? What are the correct firing orders for 4-cylinder and 6-cylinder in-line
engines?
26. What is the function of an engine flywheel?
27. Why does the increase in number of cylinders makes the engine power output more uniform?
28. Why is the acceleration response in a multicylinder engine quicker compared to a single
cylinder engine of theComparable size?
29. Stage any three problems that arise if number of cylinders in an engine is more.
30. Ordinarily what is the maximum size of a single-cylinder engine?
�
� �
22.
�