इंजन: Difference between revisions

[[File:Jet engine.svg|thumb|right|450px|[[जेट इंजिन]] [[प्रतिक्रिया इंजन]] के रूप में उच्च-वेग निकास उत्पन्न करने के लिए दहन की गर्मी का उपयोग करता है। विमान के इलेक्ट्रिकल और [[हाइड्रोलिक]] सिस्टम को बिजली देने के लिए यांत्रिक ऊर्जा टरबाइन शाफ्ट से ली जा सकती है, लेकिन निष्कासित निकास गैस द्वारा [[जोर]] दिया जाता है।]]एक इंजन या मोटर एक [[मशीन]] है जिसे [[ऊर्जा]] के एक या अधिक रूपों को [[गति (भौतिकी)|यांत्रिक ऊर्जा (भौतिकी)]] में परिवर्तित करने के लिए प्रारुपण किया गया है।<ref>{{cite web|url=http://dictionary.reference.com/browse/motor |title=मोटर|quote=एक व्यक्ति या वस्तु जो गति प्रदान करती है, esp। एक युक्ति, एक भाप इंजन के रूप में, जो किसी स्रोत से ऊर्जा प्राप्त करती है और इसे ड्राइविंग मशीनरी में उपयोग करने के लिए संशोधित करती है।|publisher=Dictionary.reference.com |access-date=2011-05-09}}</ref><ref>[http://dictionary.reference.com/browse/motor Dictionary.com: (World heritage)] "3. any device that converts another form of energy into mechanical energy so as to produce motion"</ref> उपलब्ध ऊर्जा स्रोतों में [[संभावित ऊर्जा]] (जैसे जलविद्युत ऊर्जा उत्पादन में उपयोग किए गए पृथ्वी के [[गुरुत्वाकर्षण क्षेत्र]] की ऊर्जा), ताप ऊर्जा (जैसे भूतापीय), रासायनिक ऊर्जा, विद्युत क्षमता और परमाणु ऊर्जा ([[परमाणु विखंडन]] या [[परमाणु संलयन]] से) समिलित हैं। इनमें से कई प्रक्रियाएँ मध्यवर्ती ऊर्जा के रूप में ऊष्मा उत्पन्न करती हैं, इसलिए ऊष्मा इंजनों का विशेष महत्व है। कुछ प्राकृतिक प्रक्रियाएँ, जैसे वायुमंडलीय [[संवहन कोशिका|संवहन कोशिक]] पर्यावरणीय ऊष्मा को गति में परिवर्तित करती हैं (उदाहरण के लिए बढ़ती वायु धाराओं के रूप में)। परिवहन में यांत्रिक ऊर्जा का विशेष महत्व है, लेकिन यह कई औद्योगिक प्रक्रियाओं जैसे काटने, पीसने, कुचलने और मिलाने में भी भूमिका निभाती है।

यांत्रिक ऊष्मा इंजन विभिन्न ऊष्मागतिक प्रक्रियाओं के माध्यम से ऊष्मा को कार्य में परिवर्तित करते हैं। आंतरिक [[दहन]] इंजन कदाचित् एक यांत्रिक ताप इंजन का सबसे आम उदाहरण है, जिसमें [[ईंधन]] के दहन से निकलने वाली [[गर्मी]] दहन कक्ष में गैसीय दहन उत्पादों के तेजी से दबाव का कारण बनती है, जिससे वे एक मुषली को फैलाने और चलाने के लिए, जो एक [[क्रैंकशाफ्ट]] को घुमाता है। आंतरिक दहन इंजनों के विपरीत, एक प्रतिक्रिया इंजन (जैसे जेट इंजन) न्यूटन के गति के तीसरे नियम के अनुसार, [[प्रतिक्रिया द्रव्यमान]] को बाहर निकालकर जोर पैदा करता है।

ताप इंजनों के अतिरिक्त, [[ विद्युत मोटर ]] विद्युत ऊर्जा को यांत्रिक गति में परिवर्तित करते हैं, [[वायवीय मोटर]] [[संपीड़ित हवा]] का उपयोग करते हैं, और उत्तेजित खिलौनों में [[लोचदार ऊर्जा]] का उपयोग करते हैं। जैविक पद्धतियों में, [[आणविक मोटर]], मांसपेशियों में [[मायोसिन]] की तरह, रासायनिक ऊर्जा का उपयोग बल बनाने और अंततः गति (एक रासायनिक इंजन, लेकिन गर्मी इंजन नहीं) के लिए करते हैं।

रासायनिक ऊष्मा इंजन जो ईंधन प्रतिक्रिया के एक भाग के रूप में वायु (परिवेश वायुमंडलीय गैस) को नियोजित करते हैं, उन्हें वायुश्वसित्र इंजन माना जाता है। पृथ्वी के वायुमंडल के बाहर संचालित करने के लिए प्रारुपण किए गए रासायनिक ताप इंजन (जैसे [[ राकेट | प्रक्षेपात्र]] , गहराई से जलमग्न पनडुब्बियां) को [[आक्सीकारक]] नामक एक अतिरिक्त ईंधन घटक ले जाने की आवश्यकता होती है (हालाँकि इसमें [[सुपरऑक्सीडेंट]] उपस्थित हैं; या अनुप्रयोग को गैर-रासायनिक तरीकों से गर्मी प्राप्त करने की आवश्यकता होती है, जैसे [[परमाणु प्रतिक्रिया]]ओं के माध्यम से।

सभी रासायनिक ईंधन वाले ऊष्मा इंजन निकास गैसों का उत्सर्जन करते हैं। सबसे साफ इंजन से ही पानी निकलता है। सख्त शून्य-उत्सर्जन का मतलब समान्यतः पानी और जल वाष्प के अतिरिक्त [[शून्य उत्सर्जन]] होता है। केवल ऊष्मा इंजन जो शुद्ध हाइड्रोजन (ईंधन) और शुद्ध ऑक्सीजन (आक्सीकारक) का दहन करते हैं, सख्त परिभाषा (व्यवहार में, एक प्रकार का प्रक्षेपात्र इंजन) द्वारा शून्य-उत्सर्जन प्राप्त करते हैं। यदि हाइड्रोजन को हवा (सभी वायु श्वास इंजन) के साथ जलाया जाता है, तो वायुमंडलीय ऑक्सीजन और वायुमंडलीय [[नाइट्रोजन]] के बीच एक अभिक्रिया होती है जिसके परिणामस्वरूप {{NOx|link=yes}}, का कम उत्सर्जन होते हैं, जो कम मात्रा में भी प्रतिकूल है। यदि एक [[हाइड्रोकार्बन]] (जैसे शराब या गैसोलीन) को ईंधन के रूप में जलाया जाता है, तो बड़ी मात्रा में {{CO2|link=yes}} उत्सर्जित होते हैं, एक शक्तिशाली [[ग्रीनहाउस गैस]] है। हवा से हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को बिना साइड प्रोडक्शन के [[ईंधन सेल]] द्वारा पानी में अभिक्रिया किया जा सकता है {{NOx}}, लेकिन यह एक [[ विद्युत रासायनिक सेल ]] इंजन है न कि हीट इंजन।

आधुनिक उपयोग में, शब्द इंजन आमतौर पर भाप इंजन और आंतरिक दहन इंजन जैसे उपकरणों का वर्णन करता है, जो टोक़ या रैखिक बल (आमतौर पर जोर के रूप में) को बढ़ाकर [[यांत्रिक कार्य]] करने के लिए ईंधन को जलाते हैं या अन्यथा खपत करते हैं। ऊष्मा ऊर्जा को गति में परिवर्तित करने वाले उपकरणों को आमतौर पर केवल इंजन के रूप में संदर्भित किया जाता है।<ref>{{cite web |title=इंजन|work=Collins English Dictionary |access-date=2012-09-03 |url=http://www.collinsdictionary.com/dictionary/english/Engine}}</ref> इंजन के उदाहरण जो एक टोक़ लगाते हैं, परिचित ऑटोमोबाइल गैसोलीन और डीजल इंजन, साथ ही [[टर्बोशाफ्ट]] समिलित हैं। जोर पैदा करने वाले इंजनों के उदाहरणों में [[टर्बोफैन]] और रॉकेट समिलित हैं।

[[स्ट्रैबो]] के अनुसार, पहली शताब्दी ईसा पूर्व के दौरान [[पार्थियन साम्राज्य]] के कबीरिया में एक जल-संचालित मिल का निर्माण किया गया था। अगली कुछ शताब्दियों में मिलों में पानी के पहियों का उपयोग पूरे [[रोमन साम्राज्य]] में फैल गया। कुछ काफी जटिल थे, जिनमें [[एक्वाडक्ट (पुल)]], बांध और पानी को बनाए रखने और प्रवाहित करने के लिए स्लुइस, साथ ही गियर की प्रणाली, या रोटेशन की गति को नियंत्रित करने के लिए लकड़ी और धातु से बने दांतेदार पहिये थे। अधिक परिष्कृत छोटे उपकरण, जैसे कि [[एंटीकाइथेरा तंत्र]] ने कैलेंडर के रूप में कार्य करने या खगोलीय घटनाओं की भविष्यवाणी करने के लिए गियर और डायल की जटिल ट्रेनों का उपयोग किया। चौथी शताब्दी ईस्वी में [[ऑसोनियस]] की एक कविता में, उन्होंने पानी से संचालित एक पत्थर काटने वाली आरी का उल्लेख किया। [[अलेक्जेंड्रिया के हीरो]] को पहली शताब्दी ईस्वी में कई ऐसी [[हवा]] और भाप से चलने वाली मशीनों का श्रेय दिया जाता है, जिसमें [[ एओलिप को ]] और [[ व्यापारिक मशीन ]] समिलित हैं, अक्सर ये मशीनें पूजा से जुड़ी होती थीं, जैसे कि एनिमेटेड वेदी और स्वचालित मंदिर के दरवाजे।

[[Image:Boulton and Watt centrifugal governor-MJ.jpg|thumb|upright|1788 का बोल्टन और वाट इंजन]]वाॅट भाप इंजन पहला प्रकार का भाप इंजन था, जो आंशिक निर्वात द्वारा पिस्टन को चलाने के लिए वायुमंडलीय दबाव के ठीक ऊपर के दबाव पर भाप का उपयोग करता था। 1712 [[Newcom भाप इंजन]] के प्रारुपण में सुधार, 1763 से 1775 तक छिटपुट रूप से विकसित [[वाट भाप इंजन]], भाप इंजन के विकास में एक महान कदम था। [[ईंधन दक्षता]] में नाटकीय वृद्धि की पेशकश करते हुए, [[जेम्स वॉट]] का प्रारुपण भाप इंजनों का पर्याय बन गया, क्योंकि उनके व्यापार भागीदार मैथ्यू बौल्टन के लिए कोई छोटा हिस्सा नहीं था। इसने उन जगहों पर पहले अकल्पनीय पैमाने पर कुशल अर्ध-स्वचालित कारखानों के तेजी से विकास को सक्षम किया जहां जल शक्ति उपलब्ध नहीं थी। बाद के विकास ने भाप इंजनों और [[रेल परिवहन]] के महान विस्तार का नेतृत्व किया।

1896 में, कार्ल बेंज को क्षैतिज रूप से विपरीत पिस्टन वाले पहले इंजन के प्रारुपण के लिए पेटेंट दिया गया था। उनके प्रारुपण ने एक इंजन बनाया जिसमें संबंधित पिस्टन क्षैतिज सिलेंडरों में चलते हैं और एक साथ शीर्ष मृत केंद्र तक पहुंचते हैं, इस प्रकार स्वचालित रूप से एक दूसरे को अपनी व्यक्तिगत गति के संबंध में संतुलित करते हैं। इस प्रारुपण के इंजनों को उनके आकार और निचले प्रोफ़ाइल के कारण अक्सर फ्लैट इंजन कहा जाता है। उनका उपयोग [[फॉक्सवैगन बीटल]], सीट्रोएन 2 सीवी, कुछ पोर्श और सुबारू कारों, कई [[बीएमडब्ल्यू]] और [[होंडा]] [[मोटरसाइकिल]]ों और प्रोपेलर विमान इंजनों में किया गया था।

20वीं शताब्दी के पूर्वार्द्ध में, इंजन की शक्ति में वृद्धि की प्रवृत्ति उत्पन्न हुई, विशेष रूप से यू.एस. मॉडल में।{{Clarify|reason=As opposed to what models?|date=June 2012}} प्रारुपण परिवर्तनों में इंजन की क्षमता बढ़ाने के सभी ज्ञात तरीकों को समिलित किया गया है, जिसमें दक्षता में सुधार के लिए सिलेंडरों में दबाव बढ़ाना, इंजन के आकार में वृद्धि करना और इंजन द्वारा कार्य करने की दर को बढ़ाना समिलित है। इन परिवर्तनों द्वारा उत्पन्न उच्च बलों और दबावों ने इंजन कंपन और आकार की समस्याएं पैदा कीं, जिसके कारण वी के साथ अधिक कॉम्पैक्ट इंजन और लंबी सीधी रेखा की व्यवस्था की जगह सिलेंडर लेआउट का विरोध किया।

पहले के ऑटोमोबाइल इंजन के विकास ने आज के सामान्य उपयोग की तुलना में इंजनों की एक बड़ी रेंज का उत्पादन किया। समग्र आकार, वजन, [[इंजन विस्थापन]] और सिलेंडर [[बोर (इंजन)]] में समान अंतर के साथ इंजन 1- से लेकर 16-सिलेंडर प्रारुपण तक होते हैं। अधिकांश मॉडलों में 19 से 120 hp (14 से 90 kW) तक चार सिलेंडर और पावर रेटिंग का पालन किया गया। कई तीन-सिलेंडर, दो-स्ट्रोक-चक्र मॉडल बनाए गए थे जबकि अधिकांश इंजनों में सीधे या इन-लाइन सिलेंडर थे। कई वी-प्रकार के मॉडल थे और क्षैतिज रूप से दो- और चार-सिलेंडर बनाने का भी विरोध किया। ओवरहेड [[कैंषफ़्ट]] अक्सर कार्यरत थे। छोटे इंजन आमतौर पर एयर-कूल्ड होते थे और वाहन के पीछे स्थित होते थे; संपीड़न अनुपात अपेक्षाकृत कम थे। 1970 और 1980 के दशक में ऑटोमोबाइल में बेहतर ईंधन अर्थव्यवस्था में रुचि देखी गई, जिससे दक्षता में सुधार के लिए प्रति सिलेंडर पांच वाल्वों के साथ छोटे V-6 और चार-सिलेंडर लेआउट की वापसी हुई। [[बुगाटी वेरॉन]] 16.4 एक [[W16 इंजन]] के साथ काम करता है, जिसका अर्थ है कि दो [[वी 8 इंजन]] सिलेंडर लेआउट एक दूसरे के बगल में स्थित हैं ताकि समान क्रैंकशाफ्ट साझा करने वाले W आकार का निर्माण किया जा सके।

अब तक निर्मित सबसे बड़ा आंतरिक दहन इंजन Wärtsilä-Sulzer RTA96-C, एक 14-सिलेंडर, 2-स्ट्रोक टर्बोचार्ज्ड डीजल इंजन है जिसे 2006 में लॉन्च किए जाने पर दुनिया के सबसे बड़े कंटेनर जहाज एम्मा मर्सक को शक्ति देने के लिए प्रारुपण किया गया था। यह इंजन 2,300 टन का द्रव्यमान है, और 102 rpm (1.7 Hz) पर चलने पर 80 MW से अधिक का उत्पादन होता है, और प्रति दिन 250 टन ईंधन का उपयोग कर सकता है।

  दहन गर्मी की आपूर्ति करने के लिए, ऑक्सीडाइज़र के साथ जलने वाले ईंधन को संदर्भित करता है। समान (या समान) विन्यास और संचालन के इंजन अन्य स्रोतों जैसे परमाणु, सौर, भूतापीय या एक्ज़ोथिर्मिक प्रतिक्रियाओं से गर्मी की आपूर्ति का उपयोग कर सकते हैं जिसमें दहन समिलित नहीं है; लेकिन तब सख्ती से बाहरी दहन इंजन के रूप में वर्गीकृत नहीं किया जाता है, बल्कि बाहरी थर्मल इंजन के रूप में वर्गीकृत किया जाता है।

विशिष्ट वायु-श्वास इंजनों में समिलित हैं:

इंजनों के संचालन का समान्यतः वायु गुणवत्ता और परिवेश [[ध्वनि प्रदूषण]] पर नकारात्मक प्रभाव पड़ता है। ऑटोमोटिव पावर सिस्टम्स की प्रदूषण पैदा करने वाली विशेषताओं पर जोर दिया जा रहा है। इसने वैकल्पिक ऊर्जा स्रोतों और आंतरिक-दहन इंजन शोधन में नई रुचि पैदा की है। हालांकि कुछ सीमित-उत्पादन वाली बैटरी चालित इलेक्ट्रिक वाहन सामने आए हैं, लेकिन लागत और परिचालन विशेषताओं के कारण वे प्रतिस्पर्धी साबित नहीं हुए हैं।{{Citation needed|date=November 2012}} 21वीं सदी में ऑटोमोबाइल मालिकों के बीच डीजल इंजन की लोकप्रियता बढ़ती जा रही है। हालांकि, उत्सर्जन प्रदर्शन में सुधार के लिए अपने नए उत्सर्जन-नियंत्रण उपकरणों के साथ गैसोलीन इंजन और डीजल इंजन को अभी तक महत्वपूर्ण चुनौती नहीं दी गई है।{{Citation needed|date=November 2012}} कई निर्माताओं ने हाइब्रिड इंजन पेश किए हैं, जिनमें मुख्य रूप से एक इलेक्ट्रिक मोटर और एक बड़े बैटरी बैंक के साथ मिलकर एक छोटा गैसोलीन इंजन समिलित है, ये उनकी पर्यावरण जागरूकता के कारण एक लोकप्रिय विकल्प बनने लगे हैं।

स्पार्क इग्निशन इंजन से निकलने वाली गैस में निम्न समिलित हैं: नाइट्रोजन 70 से 75% (मात्रा के अनुसार), [[जल वाष्प]] 10 से 12%, [[कार्बन डाईऑक्साइड]] 10 से 13.5%, [[हाइड्रोजन]] 0.5 से 2%, ऑक्सीजन 0.2 से 2%, [[कार्बन मोनोआक्साइड]] : 0.1 से 6%, बिना जले [[हाइड्रोकार्बन]] और आंशिक [[ऑक्सीकरण]] उत्पाद (जैसे [[एल्डिहाइड]]) 0.5 से 1%, [[नाइट्रोजन मोनोऑक्साइड]] 0.01 से 0.4%, [[नाइट्रस ऑक्साइड]] <100 पीपीएम, [[सल्फर डाइऑक्साइड]] 15 से 60 पीपीएम, अन्य यौगिकों के निशान जैसे कि ईंधन योजक और स्नेहक, हलोजन और धात्विक यौगिक, और अन्य कण भी।<ref>Paul Degobert, Society of Automotive Engineers (1995), ''Automobiles and Pollution''</ref> कार्बन मोनोऑक्साइड अत्यधिक विषैला होता है, और [[कार्बन मोनोऑक्साइड विषाक्तता]] पैदा कर सकता है, इसलिए सीमित स्थान में गैस के किसी भी निर्माण से बचना महत्वपूर्ण है। [[उत्प्रेरक परिवर्तक]] जहरीले उत्सर्जन को कम कर सकते हैं, लेकिन उन्हें खत्म नहीं कर सकते। इसके अतिरिक्त, आधुनिक औद्योगिक दुनिया में इंजनों के व्यापक उपयोग से उत्पन्न ग्रीनहाउस गैस उत्सर्जन, मुख्य रूप से कार्बन डाइऑक्साइड, वैश्विक [[ग्रीनहाउस प्रभाव]] में योगदान दे रहा है - [[ग्लोबल वार्मिंग]] के संबंध में एक प्राथमिक चिंता।