Flathead engine
ફ્લેટહેડ એન્જિન, જેને સાઇડવોલ્વ એન્જિન અથવા વાલ્વ-ઇન-બ્લોક એન્જિન તરીકે પણ ઓળખવામાં આવે છે, તે એક આંતરિક કમ્બશન એન્જિન છે, જેમાં તેના પોપેટ વાલ્વ સિલિન્ડર હેડને બદલે એન્જિન બ્લોકમાં સમાયેલ હોય છે, જેમ કે ઓવરહેડ વાલ્વ એન્જિનમાં હોય છે. 1890ના દાયકાના અંતથી 1960ના દાયકાના મધ્ય સુધી ઓટોમોબાઇલ ઉત્પાદકો દ્વારા ફ્લેટહેડનો આંતરરાષ્ટ્રીય સ્તરે વ્યાપક ઉપયોગ થતો હતો, પરંતુ તેના સ્થાને વધુ કાર્યક્ષમ ઓવરહેડ વાલ્વ અને ઓવરહેડ કેમશાફ્ટ એન્જિનનો ઉપયોગ કરવામાં આવ્યો હતો. તેઓ હાલમાં ડી-મોટર જેવા લો-રિવવિંગ એરો-એન્જિનમાં પુનરુત્થાન અનુભવી રહ્યા છે. સાઇડ-વાલ્વ ડિઝાઇન વાલ્વ ગિયરમાં સિલિન્ડર બ્લોકમાં નીચલા સ્થાને આવેલા કેમશાફ્ટનો સમાવેશ થાય છે જે પોપપેટ વાલ્વને ટેપેટ્સ અને ટૂંકા પુશરોડ્સ (અથવા કેટલીકવાર કોઈ પુશરોડ્સ વિના) દ્વારા ચલાવે છે. ફ્લેટહેડ સિસ્ટમ લાંબા પુશરોડ્સ, રોકર આર્મ્સ, ઓવરહેડ વાલ્વ અથવા ઓવરહેડ કેમશાફ્ટ જેવા વધુ વાલ્વટ્રેન ઘટકોની જરૂરિયાતને દૂર કરે છે. સાઇડવોલ્વ્સ સામાન્ય રીતે અડીને હોય છે, સિલિન્ડર (ઓ) ની એક બાજુ પર સ્થિત હોય છે, જો કે કેટલાક ફ્લેટહેડ્સ ઓછા સામાન્ય "ક્રોસફ્લો" "ટી-હેડ" પ્રકારનો ઉપયોગ કરે છે. ટી-હેડ એન્જિનમાં, એક્ઝોસ્ટ ગેસ ઇન્ટેક વાલ્વમાંથી સિલિન્ડરની વિરુદ્ધ બાજુએ નીકળે છે. સાઇડ વાલ્વ એન્જિનનું કમ્બશન ચેમ્બર પિસ્ટનની ઉપર (ઓએચવી (ઓવરહેડ વાલ્વ) એન્જિનની જેમ) નહીં પરંતુ બાજુએ, વાલ્વની ઉપર હોય છે. સ્પાર્ક પ્લગને પિસ્ટનની ઉપર (ઓ. એચ. વી. એન્જિનની જેમ) અથવા વાલ્વની ઉપર ગોઠવી શકાય છે; પરંતુ સિલિન્ડર દીઠ બે પ્લગ સાથે વિમાનની ડિઝાઇનમાં ક્યાંય અથવા બંને સ્થિતિનો ઉપયોગ કરી શકાય છે. "પૉપ-અપ પિસ્ટન" નો ઉપયોગ સુસંગત હેડ સાથે સંકોચન ગુણોત્તર વધારવા અને ખખડાવાને રોકવા માટે કમ્બશન ચેમ્બરના આકારમાં સુધારો કરવા માટે થઈ શકે છે. "પૉપ-અપ" પિસ્ટનને એટલા માટે કહેવામાં આવે છે કારણ કે, ટોચના ડેડ સેન્ટર પર, તેઓ સિલિન્ડર બ્લોકની ટોચની ઉપર બહાર નીકળે છે. સાઇડવૉલ્વ એન્જિનના ફાયદાઓમાં નીચેનાનો સમાવેશ થાય છેઃ સરળતા, વિશ્વસનીયતા, ઓછા ભાગની ગણતરી, ઓછી કિંમત, ઓછું વજન, સઘનતા, પ્રતિભાવશીલ ઓછી ગતિ શક્તિ, ઓછા યાંત્રિક એન્જિનનો અવાજ અને ઓછા ઓક્ટેન બળતણ પ્રત્યે અસંવેદનશીલતા. જટિલ વાલ્વટ્રેનની ગેરહાજરી કોમ્પેક્ટ એન્જિનને મંજૂરી આપે છે જે ઉત્પાદન માટે સસ્તું હોય છે, કારણ કે સિલિન્ડર હેડ સરળ મેટલ કાસ્ટિંગ કરતાં થોડું વધારે હોઈ શકે છે. આ ફાયદાઓ સમજાવે છે કે શા માટે સાઇડ વાલ્વ એન્જિનનો ઉપયોગ ઘણા વર્ષોથી પેસેન્જર કાર માટે કરવામાં આવતો હતો, જ્યારે OHV ડિઝાઇન માત્ર વિમાન, વૈભવી કાર, સ્પોર્ટ્સ કાર અને કેટલીક મોટરસાયકલો જેવા ઉચ્ચ પ્રદર્શન કાર્યક્રમો માટે નિર્દિષ્ટ કરવામાં આવી હતી. ટોપ ડેડ સેન્ટર પર, પિસ્ટન ઉપરના સિલિન્ડર હેડના સપાટ ભાગની ખૂબ નજીક આવે છે, અને પરિણામી સ્ક્વિશ ટર્બ્યુલન્સ ઉત્તમ બળતણ/હવાનું મિશ્રણ ઉત્પન્ન કરે છે. સાઇડવૉલ્વ ડિઝાઇનની એક વિશેષતા (ખાસ કરીને એરો-એન્જિન માટે ફાયદાકારક) એ છે કે જો કોઈ વાલ્વ તેની માર્ગદર્શિકામાં પકડાય અને આંશિક રીતે ખુલ્લો રહે, તો પિસ્ટનને નુકસાન નહીં થાય અને એન્જિન તેના અન્ય સિલિન્ડરો પર સુરક્ષિત રીતે કામ કરવાનું ચાલુ રાખશે. ગેરફાયદા સાઇડવોલ્વ એન્જિનના મુખ્ય ગેરફાયદાઓ નબળા ગેસ પ્રવાહ, નબળા કમ્બશન ચેમ્બર આકાર અને નીચા સંકોચન ગુણોત્તર છે, જે તમામ ઓછા પાવર આઉટપુટ અને ઓછી કાર્યક્ષમતા સાથે નીચા-રિવવિંગ એન્જિનમાં પરિણમે છે. કારણ કે સાઇડવાલ્વ એન્જિન બળતણને અસરકારક રીતે બાળી શકતા નથી, તેઓ ઉચ્ચ હાઇડ્રોકાર્બન ઉત્સર્જનથી પીડાય છે. સાઇડવાલ્વ એન્જિનનો ઉપયોગ માત્ર ઓટ્ટો સિદ્ધાંત પર કામ કરતા એન્જિન માટે જ થઈ શકે છે. કમ્બશન ચેમ્બરનો આકાર ડીઝલ એન્જિન માટે અયોગ્ય છે. સાઇડવૉલ્વ એન્જિનમાં, ઇન્ટેક અને એક્ઝોસ્ટ વાયુઓ ઓછા વોલ્યુમેટ્રિક કાર્યક્ષમતા અથવા "નબળા શ્વાસ" સાથે સર્કિટસ માર્ગને અનુસરે છે, ઓછામાં ઓછું એટલા માટે નહીં કે એક્ઝોસ્ટ વાયુઓ આવતા ચાર્જમાં દખલ કરે છે. કારણ કે એક્ઝોસ્ટ એન્જિન છોડવા માટે લાંબા માર્ગને અનુસરે છે, ત્યાં એન્જિન વધુ ગરમ થવાનું વલણ છે. (નોંધઃ આ વી-પ્રકારના ફ્લેટહેડ એન્જિન માટે સાચું છે પરંતુ ઇનલાઇન એન્જિન માટે સમસ્યા ઓછી છે જેમાં સામાન્ય રીતે એન્જિન બ્લોકની એક જ બાજુએ ઇન્ટેક અને એક્ઝોસ્ટ પોર્ટ હોય છે.) સાઇડવોલ્વ એન્જિન ઊંચી ઝડપે સુરક્ષિત રીતે કામ કરી શકે છે, તેમ છતાં તેની વોલ્યુમેટ્રિક કાર્યક્ષમતા ઝડપથી બગડે છે, જેથી ઝડપે ઉચ્ચ પાવર આઉટપુટ શક્ય નથી. પ્રારંભિક કાર માટે ઉચ્ચ વોલ્યુમેટ્રિક કાર્યક્ષમતા ઓછી મહત્વની હતી કારણ કે તેમના એન્જિન ભાગ્યે જ વિસ્તૃત ઉચ્ચ ગતિ જાળવી રાખતા હતા, પરંતુ ઉચ્ચ પાવર આઉટપુટ મેળવવા માંગતા ડિઝાઇનરોએ સાઇડવોલ્વને છોડી દેવું પડ્યું હતું. 1950ના દાયકામાં વિલીઝ જીપ, રોવર, લેન્ડરોવર અને રોલ્સ-રોયસ દ્વારા ઉપયોગમાં લેવાતા સમાધાનમાં "એફ-હેડ" (અથવા "ઇન્ટેક-ઓવર-એક્ઝોસ્ટ") વાલ્વનો સમાવેશ થતો હતો, જેમાં સિલિન્ડર દીઠ એક સાઇડ વાલ્વ અને એક ઓવરહેડ વાલ્વ હોય છે. જો સંકોચન ગુણોત્તરમાં વધારો કરવામાં આવે તો ફ્લેટહેડના વિસ્તરેલ કમ્બશન ચેમ્બરમાં પ્રિગ્નિશન (અથવા "નોકિંગ") થવાની સંભાવના હોય છે, પરંતુ લેસર ઇગ્નીશન અથવા માઇક્રોવેવ ઉન્નત ઇગ્નીશન જેવા સુધારાઓ નોકિંગને રોકવામાં મદદ કરી શકે છે. તોફાની પોલાણ દહન ચેમ્બરની અંદર ફરવાનું વધારી શકે છે, આમ ટોર્કમાં વધારો કરે છે, ખાસ કરીને નીચા આર. પી. એમ. પર. બળતણ/હવા ચાર્જનું વધુ સારું મિશ્રણ દહનમાં સુધારો કરે છે અને ખખડાવાને રોકવામાં મદદ કરે છે. ફ્લેટહેડ ટેકનોલોજીમાં પ્રગતિ સર હેરી રિકાર્ડો દ્વારા 1920ના દાયકામાં કરવામાં આવેલા પ્રયોગોના પરિણામે થઈ હતી, જેમણે સાઇડવાલ્વ એન્જિનની ગેસ-પ્રવાહ લાક્ષણિકતાઓનો અભ્યાસ કર્યા પછી તેમની કાર્યક્ષમતામાં સુધારો કર્યો હતો. ઉચ્ચ સંકોચન-ગુણોત્તર ફ્લેટહેડ ડિઝાઇન કરવામાં મુશ્કેલીનો અર્થ એ છે કે મોટાભાગની સ્પાર્ક-ઇગ્નીશન ડિઝાઇન હોય છે, અને ફ્લેટહેડ ડીઝલ વર્ચ્યુઅલ રીતે અજ્ઞાત હોય છે. ઇતિહાસ અને ઉપયોગો સાઇડવાલ્વ વ્યવસ્થા યુનાઇટેડ સ્ટેટ્સમાં ખાસ કરીને સામાન્ય હતી અને તેનો ઉપયોગ મોટર વાહનના એન્જિન માટે પણ થતો હતો, ઉચ્ચ ચોક્કસ પાવર આઉટપુટ ધરાવતા એન્જિન માટે પણ. સાઇડવાલ્વ ડિઝાઇન હજુ પણ ઘણા નાના સિંગલ-સિલિન્ડર અથવા ટ્વીન-સિલિન્ડર એન્જિન માટે સામાન્ય છે, જેમ કે લૉનમૂવર્સ, રોટાવેટર, ટુ-વ્હીલ ટ્રેક્ટર્સ અને અન્ય મૂળભૂત ફાર્મ મશીનરી. ફ્લેટહેડ કાર મલ્ટીસાઈલિન્ડર ફ્લેટહેડ એન્જિનનો ઉપયોગ ફોર્ડ મોડલ ટી અને ફોર્ડ મોડલ એ, ફોર્ડ ફ્લેટહેડ વી8 એન્જિન અને ફોર્ડ સાઇડવાલ્વ એન્જિન જેવી કાર માટે કરવામાં આવ્યો હતો. કેડિલેકે તેમની સિરીઝ 90 લક્ઝરી કાર માટે 1938-1940 માંથી V-16 ફ્લેટહેડ એન્જિનનું ઉત્પાદન કર્યું હતું. બીજા વિશ્વયુદ્ધ પછી, ફ્લેટહેડ ડિઝાઇનને OHV (ઓવરહેડ વાલ્વ) ડિઝાઇન દ્વારા હટાવવાનું શરૂ થયું. ફ્લેટહેડ્સ હવે કારમાં સામાન્ય ન હતા, પરંતુ તેઓ ઓફ-રોડ લશ્કરી જીપ જેવા વધુ પ્રાથમિક વાહનોમાં ચાલુ રહ્યા. યુ. એસ. કસ્ટમ કાર અને હોટ રોડ વર્તુળોમાં, પ્રારંભિક ફોર્ડ ફ્લેટહેડ વી8ના પુનઃસ્થાપિત ઉદાહરણો હજુ પણ જોવા મળે છે. ફ્લેટહેડ એરો-એન્જિન સરળતા, હળવાશ, સઘનતા અને વિશ્વસનીયતા એરો-એન્જિન માટે આદર્શ લાગે છે, પરંતુ તેમની ઓછી કાર્યક્ષમતાને કારણે, પ્રારંભિક ફ્લેટહેડ એન્જિન અયોગ્ય માનવામાં આવતા હતા. બે નોંધપાત્ર અપવાદોમાં અમેરિકન એરોન્કા ઇ-107 એ 1930નું ટ્વીન એરો એન્જિનનો વિરોધ કર્યો હતો અને 1931નું કોન્ટિનેન્ટલ એ40 ફ્લેટ ફોર હતું, જે 1930ના દાયકાના સૌથી લોકપ્રિય હળવા વિમાન એન્જિનમાંનું એક બન્યું હતું. બે આધુનિક ફ્લેટહેડ બેલ્જિયન ડી-મોટર ફ્લેટ-ફોર અને ફ્લેટ-સિક્સ છે. આ અત્યંત વધુ ચોરસ અને કોમ્પેક્ટ એરો-એન્જિન છે, જે સીધા પ્રોપેલર સુધી પહોંચે છે. ફ્લેટહેડ મોટરસાયકલો ફ્લેટહેડ ડિઝાઇનનો ઉપયોગ યુદ્ધ પહેલાની સંખ્યાબંધ મોટરસાયકલો પર કરવામાં આવ્યો છે, ખાસ કરીને યુ. એસ. વી-ટ્વિન્સ જેમ કે હાર્લી-ડેવિડસન અને ઇન્ડિયન, કેટલાક બ્રિટિશ સિંગલ્સ, બીએમડબલ્યુ ફ્લેટ ટ્વિન્સ અને તેની રશિયન નકલો. ક્લેવલેન્ડ મોટરસાયકલ મેન્યુફેક્ચરિંગ કંપનીએ 1920ના દાયકામાં ટી-હેડ ફોર-સિલિન્ડર ઇન-લાઇન મોટરસાયકલ એન્જિનનું ઉત્પાદન કર્યું હતું. હેરોન હેડ નોટ્સ બાહ્ય કડીઓ હાર્લી-ડેવિડસન એન્જિનની દરેક શૈલીની ફોર્ડ ફ્લેટહેડ એન્જિન છબીઓ હાર્લી-ડેવિડસન કે-મોડલ મોટરસાયકલો કેમ-ઇન-બ્લોક વૉલ્વટ્રેન રૂપરેખાંકનો એન્જિન ટેકનોલોજી એન્જિન વૉલ્વટ્રેન રૂપરેખાંકનો હાર્લી-ડેવિડસન એન્જિન મોટરસાયકલ એન્જિન પિસ્ટન એન્જિન