बोअर विरुद्ध स्ट्रोक: प्रत्येकाचा तुमच्या इंजिनच्या सामर्थ्यावर कसा परिणाम होतो?

ऑटोमोटिव्ह क्षेत्रामध्ये एक सामान्य वाक्प्रचार आहे: “विस्थापनाची जागा नाही.” पण याचा नेमका अर्थ काय? बरं, इंजिनचे विस्थापन सामूहिक ज्वलन कक्षांच्या आवाजाने मोजले जाते — उदाहरणार्थ, V6 मध्ये, हे सर्व सहा सिलेंडर्सचे एकत्रित खंड आहे. गणितामध्ये, आपल्याला दोन मुख्य घटकांद्वारे सिलिंडरची मात्रा मिळते: ते किती रुंद आहे आणि ते किती उंच आहे? इंजिन अटींमध्ये अनुवादित, ते बोअर आणि स्ट्रोक आहे.

एका वाक्प्रचारात, इंजिनचा बोअर म्हणजे सिलिंडर किती रुंद आहे आणि पिस्टन वर आणि खाली किती अंतरावर आहे हे स्ट्रोक आहे. त्या सिलेंडरचे व्हॉल्यूम मिळविण्यासाठी दोन्ही एकत्र करा आणि इंजिनचे एकूण विस्थापन मिळविण्यासाठी सिलेंडरच्या संख्येने गुणाकार करा. पुरेसे सोपे वाटते, बरोबर? होय आणि नाही — बोअर आणि स्ट्रोकचा इंजिनच्या पॉवर आउटपुटवर कसा प्रभाव पडतो यात खरोखरच मोठा फरक आहे.

इंजिनच्या आतील भाग एक जटिल, हिंसक जागा आहे, ज्यामध्ये ज्वलनाची शक्ती प्रचंड दाबाने धातूच्या तुळईवर खाली ढकलली जाते. त्यामुळे गती निर्माण होते; पिस्टन नंतर क्रँकशाफ्टवर टॉर्क प्रदान करतो, अप-डाउन मोशनला रोटेशनल मोशनमध्ये बदलतो आणि पॉवर बनवतो. हे बऱ्यापैकी अंतर्ज्ञानी आहे की पिस्टन जितका विस्तीर्ण असेल आणि तो जितका पुढे जाईल तितकी जास्त उर्जा निर्माण करेल – मोठी इंजिने मोठी शक्ती निर्माण करतात. परंतु येथे बरेच अंतर्निहित भौतिकशास्त्र आहे, जे आपण या लेखात घेऊ. साधेपणाच्या फायद्यासाठी, आपण हे दूर करू शकता की रुंद बोअर असलेल्या इंजिनमध्ये टॉर्कपेक्षा जास्त अश्वशक्ती असते; आणि लांब स्ट्रोक असलेल्या इंजिनमध्ये अश्वशक्तीपेक्षा जास्त टॉर्क असतो. तरी ते नेमके कसे कार्य करते? चला त्यात बुडी मारूया.

आधी सांगितल्याप्रमाणे, सिलेंडर (आणि पिस्टन स्वतः) किती रुंद आहे हे इंजिनचा बोर व्यास असतो. बोअर जितका विस्तीर्ण असेल तितकी जास्त रिअल इस्टेट व्हॉल्व्हट्रेनसाठी उपलब्ध आहे. व्हॉल्व्ह जितके मोठे असतील तितकी हवा ज्वलन कक्षात ढकलली जाऊ शकते, प्रज्वलित केली जाऊ शकते आणि एक्झॉस्टद्वारे काढली जाऊ शकते. मोठ्या बोअर विरुद्ध स्ट्रोक असलेल्या इंजिनला ओव्हरस्क्वेअर इंजिन म्हणतात, ते चौरस इंजिनच्या विरूद्ध (समान बोअर आणि स्ट्रोकसह, बाजूला-वर पाहताना चौरस-आकाराचे ज्वलन कक्ष बनवते).

नियमानुसार, ओव्हरस्क्वेअर दहन कक्ष अधिक उच्च-अश्वशक्ती आणि कमी लो-एंड टॉर्क तयार करतो. ही तुमची हाय-रिव्हिंग पॉवरट्रेन आहेत — फॉर्म्युला 1 मध्ये वापरलेली इंजिन, स्पोर्ट बाइक्स आणि अनेक परफॉर्मन्स आणि रेसिंग वाहने. टॉर्क आणि हॉर्सपॉवरमधील संबंध लक्षात ठेवण्याचा एक सोपा मार्ग म्हणजे टॉर्क म्हणजे चाक किती सहजपणे फिरते तर हॉर्सपॉवर किती वेगाने फिरू शकते. हे लीव्हरेजच्या तत्त्वामुळे आहे; लांब रॉड थ्रो म्हणजे पिस्टन वरपासून खालपर्यंत जास्त अंतर पार करतो. म्हणून, क्रँकशाफ्टवर ते वापरत असलेले बल जास्त असते – अशा प्रकारे, अधिक टॉर्क. ओव्हरस्क्वेअर इंजिनमध्ये या वेगाची कमतरता असते, परंतु उच्च RPM साठी इष्टतम हवेच्या प्रमाणात ते पूर्ण करतात.

ओव्हरस्क्वेअर इंजिनच्या मोठ्या व्हॉल्व्हट्रेनचा अर्थ उच्च RPM वर जास्त प्रमाणात हवा श्वास घेतली जाऊ शकते जेव्हा ते सर्वात महत्त्वाचे असते — स्ट्रॉ वापरण्यापेक्षा हवेत गुरफटण्यासाठी तुमचे तोंड रुंद उघडण्याचा विचार करा. याचा अर्थ असा की कमी प्रतिबंधात्मक वायुप्रवाहामुळे इंजिने उच्च आरपीएम श्रेणींमध्ये त्यांची पीक हॉर्सपॉवर तयार करतात, जरी कमी RPM वर क्रँकशाफ्टवर त्यांचा कमी फायदा होतो.

रुंद बोअर असलेल्या इंजिनच्या उलट, नैसर्गिकरित्या, लांब स्ट्रोक असलेले इंजिन असते, ज्याला अंडरस्क्वेअर इंजिन म्हणतात. या कॉन्फिगरेशनचे साधक आणि बाधक थेट ओव्हरस्क्वेअर इंजिनचे प्रतिबिंबित करतात, कमी RPM वर अधिक टॉर्क निर्माण करतात आणि पॉवर कर्वच्या आधी त्यांचे पीक इंजिन हॉर्सपॉवर प्राप्त करतात. परिणामी, ट्रक आणि सागरी डिझेल ही सामान्य उदाहरणांसह, टिपिकल अंडरस्क्वेअर इंजिन हाऊलिंग आणि टोइंगमध्ये उत्कृष्ट आहेत.

हे इंजिन इतके टॉर्क का निर्माण करतात याचे कारण आपण आधी बोललेल्या लीव्हरेज तत्त्वामुळे आहे. दिलेल्या रोटेशनसाठी पिस्टन जितके जास्त अंतर कापेल, तितक्या वेगाने पिस्टन कोणत्याही RPM वर प्रवास करेल. अशाप्रकारे, हवेचा वेग जितका जास्त असेल तितका – ते वेगाने हवेत शोषून घेते, जसे की सिरिंज प्लंगर खरोखर पटकन खेचते. तथापि, लहान व्हॉल्व्हट्रेनमुळे हवेतील अडथळे लवकर येतात, कारण अंडरस्क्वेअर इंजिनमध्ये व्हॉल्व्हसाठी कमी जागा असते कारण ते अरुंद असतात. याचा अर्थ असा आहे की अंडरस्क्वेअर इंजिनमध्ये उच्च RPM वर कार्यक्षमतेचा अभाव असतो, जेथे ते ज्वलन राखण्यासाठी पुरेसे वेगाने हवेत शोषू शकत नाही.

या इंजिन प्रकाराविरूद्ध आणखी एक मुद्दा असा आहे की पिस्टन जितका वेगवान प्रवास करेल तितका अधिक गती वाढवेल. सोप्या भाषेत सांगायचे तर, प्रचंड वेगाने धातूचे प्रचंड वजन फेकणे हा अंतर्गत ज्वलन इंजिनला बाह्य ज्वलन इंजिनमध्ये रेंडर करण्याचा एक उत्कृष्ट मार्ग आहे. अशा प्रकारे, तुटणे टाळण्यासाठी, अंडरस्क्वेअर इंजिनमध्ये कमी रेडलाइन असतात. म्हणूनच जुनी F1 पॉवरट्रेन सारखी अत्यंत ओव्हरस्क्वेअर इंजिन 20,000 RPM पर्यंत रिव्ह करू शकतात; याउलट, मोठे सागरी डिझेल अत्यंत कमी RPM वर चालतात, सरासरी प्रवासी कारच्या निष्क्रिय RPM वेगापेक्षाही कमी.