4-Stroke and 2-Stroke Cycles - 123seminarsonly.com€¦ · In 2-stroke engine construction, the air for combustion enters the cylinder through holes in the side of the cylinder liner

CCCooommmbbbuuussstttiiiooonnn CCCyyycccllleeesss

RRReeevvviiisssiiiooonnn CCCooouuurrrssseee

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II NN TT RR OO DD UU CC TT II OO NN

D u r i n g t h e o p e r a t i n g c y c l e o f a n e n g i n e , e v e n t s m u s t t a k e p l a c e a t

t h e c o r r e c t t i m e a n d w i th t h e c o r r e c t r e l a t i o n s h i p t o e a c h o t h e r .

T h e r e l a t i o n s h i p b e t w e e n a l l t h e v a r i o u s e v e n t s i s k n o w n a s t h e

EE NN GG II NN EE TT II MM II NN GG .

T h e e n g i n e t i m i n g c o v e r s w h e n i n t h e c y c l e a p a r t i c u l a r t h i n g

s h o u l d h a p p e n . T h i s i n c l u d e s :

• T h e o p e n i n g a n d c l o s i n g o f t h e i n t a k e v a l v e .

• T h e o p e n i n g a n d c l o s i n g o f t h e e x h a u s t v a l v e .

• T h e i n j e c t i o n o f t h e f u e l o n a d i e s e l e n g i n e .

I f t h e t i m i n g o f a n y o f t h e a b o v e i s n o t a s s e t o u t i n t h e

m a n u f a c t u r e r ’ s m a n u a l , t h e e n g i n e w i l l n o t p e r f o r m a t i t s m o s t

e f f i c i e n t .

T h i s m o d u l e w i l l e xp l a i n e n g i n e c y c l e s a n d h o w t h e c o r r e c t t i m i n g

i s a c h i e v e d o n a 2 - S t r o k e c y c l e a n d 4 - S t r o k e c y c l e e n g i n e .


DD II EE SS EE LL EE NN GG II NN EE OO PP EE RR AA TT II NN GG CC YY CC LL EE SS

22 -- SS tt rr oo kk ee CC yy cc ll ee

A s i t s n a m e s u g g e s t s , a d i e s e l e n g i n e w o r k i n g o n t h e 2- s t r o k e

p r i n c i p l e u s e s t w o s t r o k e s o f t h e p i s t o n ( o n e u p w a r d s t r o k e a n d

o n e d o w n w a r d s t r o k e ) t o c o m p l e t e i t s c y c l e .

A c y c l e i s c o m p l e t e w h e n t h e p i s t o n h a s f i n i s h e d o n e f u l l d u t y

o p e r a t i o n a n d h a s r e t u r n e d b a c k t o t h e s t a r t i n g p o i n t t o b e g i n

a n o t h e r .

T o e x p l a i n h o w t h e 2- s t r o k e d i e s e l e n g i n e w o r k s , w e m u s t p i c k a

p o i n t i n t h e c y c l e a n d f o l l o w t h e p r o g r e s s o f t h e p i s t o n f r o m t h a t

p o i n t .

W e w i l l c o n s i d e r , f o r o u r e x a m p l e t h a t t h e p i s t o n i s a t t h e v e r y

b o t t o m o f i t s s t r o k e . T h i s p o s i t i o n i s k n o w n i n a l l t y p e s o f e n g i n e s

a s BB OO TT TT OO MM DD EE AA DD CC EE NN TT RR EE a n d o f t e n r e f e r r e d t o a s BB DD CC ..


I n 2- s t r o k e e n g i n e c o n s t r u c t i o n , t h e a i r f o r c o m b u s t i o n e nt e r s t h e

c y l i n d e r t h r o u g h h o l e s i n t h e s i d e o f t h e c y l i n d e r l i n e r . T h e s e

PP OO RR TT SS a r e c o n n e c t e d t o t h e a i r b o x t h a t i s s u p p l i e d w i t h a i r f r o m a

c h a r g e r . T h e e x h a u s t l e a v e s t h e c y l i n d e r u n i t t h r o u g h v a l v e s i n

t h e c y l i n d e r h e a d . S e e f i g u r e 1 .

F i g u r e 1

E X H A U S T V A L V E E X H A U S T V A L V E

B L O W E R A I R B O X

P O R T S I N C Y L I N D E R

W A L L


F i g u r e 2

• W i t h t h e p i s t o n a t B D C , t h e i n t a k e p o r t s a n d t h e e x h a u s t

v a l v e s a r e o p e n .

• A i r i s b l o w n f r o m t h e c h a r g e r i n t o t h e a i r b o x a n d t h r o u g h

t h e p o r t s i n t h e l i n e r .

• T h e a i r e n t e r i n g i s a t a h i g h e r p r e s s u r e th a n t h e g a s e s i n

t h e c y l i n d e r .

• E x h a u s t g a s e s f r o m t h e p r e v i o u s c y c l e a r e p u s h e d o u t

t h r o u g h t h e e x h a u s t v a l v e s .

• E v e n t u a l l y , t h e c y l i n d e r i s f i l l e d w i t h c l e a n , f r e s h a i r .


F i g u r e 3

• A s t h e p i s t o n m o v e s u p t h e c y l i n d e r , t h e e x h a u s t v a l v e s

c l o s e a n d t h e p i s t o n c o v e r s t h e i n l e t p o r t s .

• T h e c l e a n a i r i n t h e c y l i n d e r i s c o m p r e s s e d a s t h e p i s t o n

c o n t i n u e s t o m o v e u p t h e c y l i n d e r .

• T h e a i r t h a t i s s q u e e z e d i n t o a v e r y s m a l l v o l u m e i n c r e a s e s

i n t e m p e r a t u r e , t o a r o u n d 4 5 0 ° C ( 8 5 0 ° F ) .

• J u s t b e f o r e t h e p i s t o n r e a c h e s t h e v e r y t o p o f i t s s t r o k e ( a

p o s i t i o n k n o w n a s TT OO PP DD EE AA DD CC EE NN TT RR EE a n d o f t e n r e f e r r e d t o

a s TT DD CC ) t h e f u e l i n j e c t o r s p r a y s d i e s e l i n t o t h e c y l i n d e r .


F i g u r e 4

• T h e f u e l m i x e s w i t h t h e h o t a i r a n d s t a r t s t o b u r n .

• A s t h e b u r n i n g c o n t i n u e s , t h e p r e s s u r e i n t h e c y l i n d e r

i n c r e a s e s .

• T h e p r e s s u r e p u s h e s d o w n o n t h e p i s t o n , w h i c h t u r n s t h e

c r a n k s h a f t .


F i g u r e 5

• W h e n t h e p i s t o n i s a b o u t t h r e e - q u a r t e r s o f t h e w a y d o w n ,

t h e e x h a u s t v a l v e s b e g i n t o o p e n .

• E x h a u s t g a s e s b e g i n t o l e a v e t h e c y l i n d e r .

• W h e n t h e p i s t o n m o v e s l o w e r , t h e i n t a k e p o r t s a r e

u n c o v e r e d a n d f r e s h a i r i s a g a i n b l o w n i n t o t h e c y l i n d e r .

• “ SS CC AA VV EE NN GG II NN GG ” o f t h e e x h a u s t g a s e s t a k e s p l a c e .

• W h e n t h e p i s t o n i s a t B D C , t h e c y c l e i s c o m p l e t e .


Y o u w i l l s e e f r o m t h e d i a g r a m s t h a t e a c h u p w a r d s t r o k e i s a

CC OO MM PP RR EE SS SS II OO NN s t r o k e a n d e a c h d o w n w a r d s t o k e i s a PP OO WW EE RR

s t r o k e .

T o c h a r g e t h e c y l i n d e r w i t h a i r a n d t o r e m o v e t h e e x h a u s t g a s e s

f r o m t h e c y l i n d e r r e q u i r e s t h e u s e o f a i r u n d e r p r e s s u r e . T h e

c h a r g e r t a k e s c a r e o f b o t h o f t h e s e r e q u i r e m e n t s .

T w o - s t r o k e e n g i n e s d o n o t b r e a t h e v e r y w e l l . T h e s c a v e n g i n g o f

t h e e x h a u s t g a s e s f r o m t h e c y l i n d e r a f t e r t h e p o w e r s t r o k e i s n o t

c o m p l e t e ( t h e r e i s a l w a y s s o m e e x h a u s t g a s l e f t i n t h e u n i t ) . T h i s

i s d u e t o t h e v e r y s h o r t t i m e a v a i l a b l e d u r i n g w h i c h t h e i n t a k e

p o r t s a n d t h e e x h a u s t v a l v e s a r e o p e n a t t h e s a m e t i m e f o r t h e

c l e a n a i r t o s c a v e n g e ( c l e a n o u t ) t h e e n t i r e c y l i n d e r .

T h e t i m e w h e n t h e i n l e t p o r t ( o r i n l e t v a l v e ) a n d e x h a u s t v a l v e a r e

o p e n a t t h e s a m e t i m e i s c a l l e d t h e VV AA LL VV EE OO VV EE RR LL AA PP .


44 -- SS tt rr oo kk ee CC yy cc ll ee

A s i t s n a m e w o u l d s u g g e s t , t h e c y c l e o f e v e n t s i s c o m p l e t e d i n f o u r

s t r o k e s o f t h e p i s t o n ( t w o u p w a r d s t r o k e s a n d t w o d o w n w a r d

s t r o k e s ) .

T o e x p l a i n h o w t h e 4- s t r o k e d i e s e l e n g i n e w o r k s , w e m u s t p i c k a

p o i n t i n t h e c y c l e a n d f o l l o w t h e p r o g r e s s o f t h e p i s t o n f r o m t h a t

p o i n t .

W e w i l l c o n s i d e r , f o r o u r e x a m p l e t h a t t h e p i s t o n i s a t t h e v e r y t o p

o f i t s s t r o k e ( TT DD CC ) .


T h e f i r s t s t r o k e i n t h e c y c l e i s d o w n w a r d s f r o m T D C t o B D C . T h i s

i s c a l l e d t h e II NN TT AA KK EE o r II NN DD UU CC TT II OO NN s t r o k e .

• T h e p i s t o n m o v e s d o w n t h e

c y l i n d e r w i t h t h e i n t a k e v a l v e

o p e n a n d t h e e x h a u s t v a l v e

c l o s e d .

• L o w p r e s s u r e i s c r e a t e d a b o v e

t h e p i s t o n i n t h e c y l i n d e r .

• A i r r u s h e s i n t o f i l l t h e p a r t i a l

v a c u u m .

F i g u r e 6

P i s t o n a t B D C


T h e s e c o n d s t r o k e i n t h e c y c l e i s u p w a r d s f r o m B D C t o T D C . T h i s

i s c a l l e d t h e CC OO MM PP RR EE SS SS II OO NN s t r o k e .

• T h e p i s t o n m o v e s u p t h e

c y l i n d e r .

• T h e i n t a k e v a l v e a n d t h e

e x h a u s t v a l v e a r e c l o s e d .

• T h e a i r t r a p p e d i n t h e c y l i n d e r

i s c o m p r e s s e d g i v i n g a r i s e i n

t e m p e r a t u r e .

• J u s t b e f o r e , a n d t h r o u g h T D C ,

f u e l i s i n j e c t e d i n t o t h e

c y l i n d e r .

F i g u r e 7

P i s t o n R i s i n g O n C o m p r e s s i o n S t r o k e A n d F u e l I n j e c t i o n


T h e t h i r d s t r o k e i n t h e c y c l e i s d o w n w a r d s f r o m T D C t o B D C . T h i s

i s c a l l e d t h e PP OO WW EE RR s t r o k e .

• T h e h i g h l y a t o m i z e d f u e l t h a t

h a s b e e n i n j e c t e d c o m e s i n t o

c o n t a c t w i t h t h e v e r y h o t a i r i n


• T h e f u e l i g n i t e s w i t h t h e

i n c r e a s e i n i t s t e m p e r a t u r e .

• A s t h e f u e l a n d a i r m i x t u r e

b u r n , e x p a n s i o n o f t h e g a s e s

o c c u r s a n d t h e p i s t o n i s p u s h e d

d o w n t h e c y l i n d e r .

• T h e c o n n e c t i n g r o d t u r n s t h e

c r a n k s h a f t .

F i g u r e 8

F u e l B u r n i n g a n d P i s t o n M o v i n g D o w n C y l i n d e r


T h e f o u r t h s t r o k e i n t h e c y c l e i s u p w a r d s f r o m B D C t o T D C . T h i s

i s c a l l e d t h e EE XX HH AA UU SS TT s t r o k e .

• A s t h e p i s t o n r e a c h e s B D C , t h e

e x h a u s t v a l v e i s o p e n e d .

• E x h a u s t g a s e s s t a r t t o f l o w o u t .

• T h e u p w a r d s t r o k e o f t h e p i s t o n

h e l p s t o c l e a r t h e c y l i n d e r o f

e x h a u s t g a s e s .

• N e a r T D C , t h e e x h a u s t v a l v e

c l o s e s a n d t h e i n t a k e v a l v e

o p e n s .

• W h e n t h e p i s t o n r e a c h e s T D C ,

t h e c y c l e i s c o m p l e t e a n d t h e

u n i t i s r e a d y t o s t a r t a n o t h e r

c y c l e .

F i g u r e 9

P i s t o n M o v i n g U p T h e C y l i n d e r P u s h i n g O u t E x h a u s t G a s


F i g u r e 1 0

4 - S t r o k e C y c l e


DD II EE SS EE LL EE NN GG II NN EE TT II MM II NN GG DD II AA GG RR AA MM SS

Y o u w i l l n o w u n d e r s t a n d t h e b a s i c o p e r a t i o n o f 2- s t r o k e a n d 4-

s t r o k e e n g i n e s a n d a l s o r e a l i z e t h a t t h e t i m i n g o f t h e e v e n t s i s

v e r y i m p o r t a n t f o r e f f i c i e n t o p e r a t i o n o f t h e e n g i n e . F o r e x a m p l e ,

i f t h e i n l e t o r e x h a u s t v a l v e w e r e t o o p e n d u r i n g t h e c o m p r e s s i o n

s t r o k e o f t h e c y c l e , a l l t h e d e v e l o p e d p r e s s u r e , w h i c h i s r e q u i r e d

t o p r o d u c e t h e h e a t n e e d e d f o r b u r n i n g t h e f u e l , w o u l d d i s a p p e a r .

O r i f t h e f u e l w e r e i n j e c t e d w h e n t h e p i s t o n w a s a t B D C t h e r e

w o u l d b e n o h e a t t o i g n i t e i t .

T h e m a n u f a c t u r e r , d u r i n g t h e d e ve l o p m e n t o f t h e e n g i n e , d e c i d e d

t h a t i n t a k e a n d e x h a u s t v a l v e s s h o u l d b e o p e n e d a n d c l o s e d , a n d

t h e f u e l i n j e c t e d a t p a r t i c u l a r t i m e s i n t h e c y c l e f o r t h a t p a r t i c u l a r

e n g i n e .

A l t h o u g h t h e p i s t o n m o v e s o n l y u p a n d d o w n i n t h e c y l i n d e r , i t s

c r a n k r o t a t e s i n a c i r c l e . T h e p o s i t i o n o f t h e p i s t o n i n t h e c y l i n d e r

c a n b e r e l a t e d t o t h e n u m b e r o f d e g r e e s t h e c r a n k h a s t u r n e d .

S e e f i g u r e 1 1 .


F i g u r e 1 1

I f t h e p o s i t i o n o f t h e p i s t o n i n t h e l i n e r i s n o t a t TT DD CC o r BB DD CC b u t

s o m e w h e r e i n b e t w e e n , i t i s t e r m e d a s a n u m b e r o f d e g r e e s o f t h e

c r a n k s h a f t r o t a t i o n w i t h r e f e r e n c e t o TT DD CC o r BB DD CC .

F o r e x a m p l e :

• AA – P i s t o n a t T D C

• BB – P i s t o n “ X ” d e g r e e s a f t e r T D C

• CC – P i s t o n 9 0 d e g r e e s a f t e r T D C

• DD – P i s t o n a t B D C

T D C

P I S T O N S T R O K E

A B C D


A s t h e p i s t o n s t a r t s t o m o v e up t h e c y l i n d e r , t h e p o s i t i o n o f t h e

p i s t o n i n t h e l i n e r c a n b e t e r m e d a s :

• A n u m b e r o f d e g r e e s a f t e r B D C o r

• A n u m b e r o f d e g r e e s b e f o r e T D C

I n t h e c y c l e , t h e f u l l l i s t i n g o f p o s i t i o n s o f t h e p i s t o n a r e a s

f o l l o w s :

T o p D e a d C e n t r e T D C

A f t e r T o p D e a d C e n t r e A T D C

B e f o r e B o t t o m D e a d C e n t r e B B D C

B o t t o m D e a d C e n t r e B D C

A f t e r B o t t o m D e a d C e n t r e A B D C

B e f o r e T o p D e a d C e n t r e B T D C

B y u s i n g t h i s t e r m i n o l o g y , a g r a p h i c a l r e p r e s e n t a t i o n o f t h e v a l v e

t i m i n g c a n b e m a d e .


22 -- SS tt rr oo kk ee CC yy cc ll ee TT ii mm ii nn gg DD ii aa gg rr aa mm

F i g u r e 1 2

2 - S t r o k e T i m i n g D i a g r a m

T h e t a b l e i n F i g u r e 1 3 s h o w s t h e t i m i n g o f t h e v a l v e s a n d i n j e c t i o n

o f f u e l .

4 5 °° 4 5 °°

7 7 °° 6 1 °°

1 0 3 °°

T D C

B D C

E X H A U S T V A L V E O P E N S

A I R I N T A K E P O R T S O P E N

A I R I N T A K E P O R T S C L O S E

E X H A U S T V A L V E

C L O S E S

F U E L I N J E C T I O N

S T A R T S

PP OO WW EE RR CC OO MM PP RR EE SS SS II OO NN


I t e m

O p e r a t i o n

P o s i t i o n

C o m m e n t

P i s t o n

S t o p p e d

B D C

S c a v e n g i n g / C h a r g i n g

I n l e t V a l v e

O p e n

B D C


E x h a u s t

V a l v e

O p e n

B D C


P i s t o n

M o v i n g u p

c y l i n d e r


I n l e t V a l v e

C l o s e d

4 5 0 A B D C

S c a v e n g i n g

E x h a u s t

V a l v e

C l o s e d

6 1 0 A B D C

C o m p r e s s i o n

F u e l

I n j e c t o r

I n j e c t i o n

2 5 0 B T D C

C o m b u s t i o n b e g i n s

P i s t o n

S t o p p e d

T D C

C o m b u s t i o n

c o n t i n u e s

P i s t o n

M o v i n g d o w n

c y l i n d e r

P o w e r S t r o k e

E x h a u s t

V a l v e

O p e n

7 7 0 B B D C

E x h a u s t l e a v i n g

c y l i n d e r

I n l e t V a l v e

O p e n

4 5 0 B B D C

A i r e n t e r s c y l i n d e r

P i s t o n

S t o p p e d

B D C

S c a v e n g i n g

F i g u r e 1 3

D i f f e r e n t e n g i n e s , e v e n m o d e l s f r o m t h e s a m e M a n u f a c t u r e r m a y

h a v e t i m i n g d i f f e r e n t f r o m t h a t l a i d o u t i n t h e t a b l e a b o v e .


T h e n u m b e r s c h o s e n a r e o n l y i n d i c a t i o n s o f t h e t i m i n g t o b e f o u n d .

T h e M a n u f a c t u r e r ’ s m a n u a l w i l l h a ve t h e v a l v e a n d i n j e c t i o n t i m i n g

l i s t e d f o r e a c h p a r t i c u l a r e n g i n e .

44 -- SS tt rr oo kk ee CC yy cc ll ee TT ii mm ii nn gg DD ii aa gg rr aa mm

A f o u r - s t r o k e c y c l e e n g i n e r e q u i r e s f o u r s t r o k e s o f t h e p i s t o n t o

c o m p l e t e e a c h c o m b u s t i o n c y c l e . S e e F i g u r e 1 4 .

F i g u r e 1 4

T D C

B D C

1

3

4

2

C O M P R E S S I O N

E X H A U S T I N D U C T I O N

P O W E R


D u r i n g t h e f o u r s t r o k e s o f t h e c o m b u s t i o n c y c l e , v a r i o u s e v e n t s

o c c u r . T h e s e a r e s h o w n i n F i g u r e 1 5 .

F i g u r e 1 5

T D C

B D C


F r o m t h e d i a g r a m s h o w n i n F i g u r e 1 5 , y o u w i l l n o t i c e t h a t t h e i n l e t

v a l v e i s o p e n e d b e f o r e t h e p i s t o n r e a c h e s TT DD CC . B y o p e n i n g t h e

i n l e t v a l v e b e f o r e t h e e x h a u s t v a l v e c l o s e s h e l p s t o g i v e g o o d

c y l i n d e r s c a v e n g i n g . T h e p e r i o d w h e n t h e i n l e t a n d e x h a u s t

v a l v e s a r e o p e n i s c a l l e d VV AA LL VV EE OO VV EE RR LL AA PP .

W h e n t h e p i s t o n m o v e s d o w n t h e c y l i n d e r o n t h e i n d u c t i o n s t r o k e ,

w e w o u l d e x p e c t t h a t t h e a m o u n t o f a i r c o m i n g i n t o t h e c y l i n d e r

w o u l d e q u a l t h e s p a c e a v a i l a b l e a b o v e t h e p i s t o n .

H o w e v e r , b e c a u s e t h e a i r h a s w e i g h t , i t n e e d s t o h a v e a f o r c e

e x e r t e d o n i t t o s t a r t i t m o v i n g i n t o t h e c y l i n d e r . T h e p i s t o n

m o v i n g d o w n t h e c y l i n d e r a n d c r e a t i n g a p a r t i a l v a c u u m i n t h e

c y l i n d e r p r o d u c e s t h e f o r c e n e e d e d . T h e a i r a t a h i g h e r

a t m o s p h e r i c p r e s s u r e n o w m o v e s i n t o t h e l o w e r p r e s s u r e a r e a o f


T h e a i r c a n n o t s t a r t m o v i n g u n t i l t h e v a c u u m h a s b e e n p r o d u c e d ,

s o t h e r e i s a d e la y b e t w e e n t h e p i s t o n m o v i n g d o w n a n d t h e a i r

e n t e r i n g t h e c y l i n d e r . T h i s i s k n o w n a s GG AA SS LL AA GG .

A t h i g h p i s t o n s p e e d s , t h e l a g c a n h a v e a s e r i o u s e f f e c t o n t h e

a m o u n t o f a i r e n t e r i n g t h e c y l i n d e r f o r c o m b u s t i o n .

T o h e l p r e d u c e t h e e f f e c t o f g a s l a g , t h e i n l e t v a l v e i s k e p t o p e n

f o r a p e r i o d a f t e r BB DD CC .

F i g u r e 1 6 s h o w s a t y p i c a l t i m i n g d i a g r a m f o r a f o u r - s t r o k e e n g i n e .


F i g u r e 1 7

F i g u r e 1 7 l i s t s t h e t i m i n g o f t h e v a l v e s a n d i n j e c t i o n o f t h e f u e l f o r

t h e d i a g r a m s h o w n i n f i g u r e 1 5 .


I t e m

O p e r a t i o n

P o s i t i o n

C o m m e n t

P i s t o n

S t o p p e d

T D C

S c a v e n g i n g

I n l e t V a l v e

O p e n

T D C

S c a v e n g i n g

E x h a u s t V a l v e

O p e n

T D C

S c a v e n g i n g

P i s t o n

M o v i n g d o w n

I n d u c t i o n s t r o k e


C l o s e s

1 0 0 A T D C

I n d u c t i o n

P i s t o n

M o v i n g u p

B D C

C o m p r e s s i o n s t r o k e b e g i n s

I n l e t V a l v e

C l o s e s

4 3 0 A B D C

I n d u c t i o n c o m p l e t e

P i s t o n

M o v i n g u p

C o m p r e s s i o n s t a r t s

I n j e c t o r

S t a r t s i n j e c t i o n

2 9 0 B T D C

F u e l e n t e r s u n i t

P i s t o n

M o v i n g d o w n

P o w e r s t r o k e


O p e n s

4 6 0 B B D C

E x h a u s t s t a r t s t o l e a v e c y l i n d e r

P i s t o n

M o v i n g u p

E x h a u s t s t r o k e

I n l e t V a l e

O p e n s

1 3 0 B T D C

S c a v e n g i n g b e g i n s

P i s t o n

T D C

S c a v e n g i n g

F i g u r e 1 7

T h e m a x i m u m p u s h o n t h e c r a n k s h a f t i s w h e n t h e c r a n k i s a t 9 0 0 t o

t h e co n n e c t i n g r o d . T h e p i s t o n s t r o k e i s 9 0 % c o m p l e t e w h e n t h e

c r a n k i s 4 5 0 B B D C , s o b y o p e n i n g t h e e x h a u s t v a l v e a t 4 6 0 B B D C

d o e s n o t c a u s e a g r e a t l o s s i n p o w e r , a s t h e e f f e c t i v e s t r o k e i s

n e a r l y c o m p l e t e . S e e f i g u r e 1 8 .


F i g u r e 1 8

P I S T O N S T R O K E

C O N N E C T I N G R O D

M A X I M U M C R A N K E F F O R T A T T H I S P O I N T

T D C

1

2

3

4

5

6 7

8 B D C

1

2

3

4

5

6

7

8

A P P R O X I M A T E L Y 9 0 % O F P I S T O N S T R O K E I S C O M P L E T E W H E N C R A N K I S 4 5 0 B B D C


FF UU EE LL II NN JJ EE CC TT II OO NN

C o m p r e s s i n g t h e a i r c h a r g e i n s i d e t h e c y l i n d e r o f t h e d i e s e l e n g i n e

r a i s e s t h e t e m p e r a t u r e o f t h e a i r . A t t h e TT DD CC , t h e p r e s s u r e a n d

t h e t e m p e r a t u r e w i l l b e a t t h e m a x i m u m v a l u e .

I f t h e f u e l i s i n j e c t e d a t TT DD CC , i t w i l l n o t st a r t t o i g n i t e u n t i l t h e

p i s t o n i s a l r e a d y m o v i n g d o w n o n t h e p o w e r s t r o k e , s i n c e i t w i l l

t a k e t i m e t o c o m e u p t o a t e m p e r a t u r e h i g h e n o u g h t o i g n i t e i t .

I f t h e f u e l i s i n j e c t e d t o o e a r l y , i g n i t i o n w i l l o c c u r b e f o r e t h e p i s t o n

h a s r e a c h e d TT DD CC . T h i s e a r l y i g n i t i o n w i l l c a u s e h e a v y k n o c k i n g

a n d m a y c a u s e s e v e r e m e c h a n i c a l d a m a g e t o t h e e n g i n e .

T h e PP OO II NN TT OO FF II NN JJ EE CC TT II OO NN (( PP OO II )) i s a c a r e f u l l y c h o s e n p o s i t i o n i n

t h e c o m b u s t i o n c y c l e w h e n t h e f u e l i s i n j e c t e d i n t o t h e c y l i n d e r .

T w o m a i n f a c t o r s t h a t w i l l d e t e r m i n e t h e p o i n t o f i n j e c t i o n a r e :

•• ss ee ll ff ii gg nn ii tt ii oo nn tt ee mm pp ee rr aa tt uu rr ee

• dd ee ll aa yy pp ee rr ii oo dd


SS ee ll ff -- II gg nn ii tt ii oo nn TT ee mm pp ee rr aa tt uu rr ee (( SS II TT ))

I f a m i x t u r e o f a i r a n d f u e l i s h e a t e d g r a d u a l l y i n a c o n t a i n e r , a

c e r t a i n t e m p e r a t u r e w i l l b e r e a c h e d a t w h i c h t h e r e a c t i o n s p e e d

w i l l b e c o m e s o f a s t t h a t s o m e o f t h e m i x t u r e w i l l ss ee ll ff -- ii gg nn ii tt ee . I t

w i l l b u r s t i n t o f l a m e a n d c a u s e t h e e n t i r e m i x t u r e t o b u r n r a p i d l y .

T h i s i s c a l l e d t h e ii gg nn ii tt ii oo nn tt ee mm pp ee rr aa tt uu rr ee o f t h e m i x t u r e .

F o r d i e s e l f u e l , t h e S I T i s a p p r o x i m a t e l y 3 0 0 0 C .

F o r a s p e c i f i c f u e l , t h e S I T a l w a y s h a s t h e s a m e v a l u e .

DD ee ll aa yy PP ee rr ii oo dd

T h e d e l a y p e r i o d i s t h e t i m e t a k e n f r o m w h e n t h e f u e l i s i n j e c t e d

i n t o t h e c y l i n d e r u n t i l t h e S I T i s r e a c h e d .

T h e e n g i n e m a n u f a c t u r e r t a k e s a l l t h e s e f a c t o r s i n t o a c c o u n t a n d

t h e n c a l c u l a t e s t h e m o s t e f f i c i e n t p o i n t o f i n j e c t i o n . T h i s i s

u s u a l l y b e t w e e n 2 0 0 a n d 2 5 0 B T D C .


TT II MM II NN GG MM AA RR KK SS

T o e n s u r e t h a t t h e v a l v e s o p e n a n d c l o s e a n d t h a t t h e f u e l i s

i n j e c t e d a t t h e r i g h t m o m e n t i n t h e o p e r a t i n g c y c l e , t h e v a l v e s a n d

t h e f u e l p u m p a r e T I M E D b y g e a r i n g t o t h e c r a n k s h a f t .

F i g u r e 1 9

C A M S H A F T G E A R

F U E L I N J E C T I O N P U M P A N D G O V E R N O R

D R I V E

I D L E R G E A R

C R A N K S H A F T G E A R


F i g u r e 2 0

T o e n s u r e t h a t t h e t i m i n g i s a l w a y s r e a s s e m b l e d i n t h e c o r r e c t

r e l a t i o n s h i p a f t e r m a i n t e n a n c e , e a c h o f t h e g e a r w h e e l s i s m a r k e d

w i t h TT II MM II NN GG MM AA RR KK SS ( MM EE SS HH MM AA RR KK SS ) .

T o a s s i s t i n m a i n t e n a n c e d u r i n g v a l v e t a p p e t s e t t i n g a n d f u e l p u m p

t i m i n g , t h e f l y w h e e l s o f m o s t e n g i n e s a r e m a r k e d w i t h t h e p o s i t i o n

o f N o . 1 c y l i n d e r T D C .


T h e t i m i n g m a r k s a r e f o u n d o n t h e o u t e r c i r c u m f e r e n c e o f t h e

f l y w h e e l . A p o i n t e r i s f i x e d t o t h e f l y w h e e l h o u s i n g . W h e n t h e

p o i n t e r l i n e s u p w i t h t h e f l y w h e e l t i m i n g m a r k , N o . 1 p i s t o n i s a t

T D C .

NN oo tt ee

A n e n g i n e w o r k i n g o n t h e f o u r - s t r o k e c y c l e h a s t h e p i s t o n

a t T D C t w i c e i n t h e c y c l e , o n c e o n t h e c o m p r e s s i o n s t r o k e

a n d o n c e a t t h e e n d o f t h e e xh a u s t s t r o k e .

F i g u r e 2 1

F L Y W H E E L M A R K I N G


O n s o m e C a t e r p i l l a r e n g i n e s , T D C i s f o u n d b y i n s e r t i n g a b o l t

t h r o u g h t h e f l y w h e e l- h o u s i n g a n d i n t o a s p e c i a l l y d r i l l e d a n d

t a p p e d h o l e i n t h e f l y w h e e l . W h e n t h e b o l t c a n b e s c r e w e d i n ,

N o . 1 p i s t o n i s a t T D C .

Documents

4-Stroke and 2-Stroke Cycles - 123seminarsonly.com€¦ · In 2-stroke engine construction, the air for combustion enters the cylinder through holes in the side of the cylinder liner