इंजन
- Induction (Fuel enters)
- Compression
- Ignition (Fuel is burnt)
- Emission (Exhaust out)
एक इंजन या मोटर एक मशीन है जिसे ऊर्जा के एक या अधिक रूपों को यांत्रिक ऊर्जा (भौतिकी) में परिवर्तित करने के लिए प्रारुपण किया गया है।[1][2] 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 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 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 प्रतिक्रियाओं के माध्यम से।
उत्सर्जन/उत्पादों द्वारा
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, 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 उत्सर्जित होते हैं, एक शक्तिशाली ग्रीनहाउस गैस है। NOx, के प्रस्तुतिकरण हवा के बिना ईंधन कोशिका द्वारा हवा से हाइड्रोजन और ऑक्सीजन को पानी में प्रतिक्रिया दी जा सकती है, लेकिन यह एक विद्युत रासायनिक इंजन है न कि उष्म इंजन।
शब्दावली
इंजन शब्द की उत्पत्ति पुराने फ्रांस इंजन से हुई है, जो लैटिन उग्र से आया है, जो शब्द सरल का मूल है। युद्ध के पूर्व-औद्योगिक हथियार, जैसे कि गुलेल, घेराबंदी इंजन कहलाते थे, और उनका निर्माण कैसे किया जाता है, इसका ज्ञान प्रायः एक सैन्य रहस्य के रूप में माना जाता था। औद्योगिक क्रांति के बीच आविष्कार किए गए अधिकांश यांत्रिक उपकरणों को इंजन के रूप में वर्णित किया गया था - भाप इंजन एक उल्लेखनीय उदाहरण है। हालांकि, मूल भाप इंजन, जैसे कि थॉमस सेवरी द्वारा, यांत्रिक इंजन नहीं बल्कि पंप थे। इस तरह, एक दमकल अपने मूल रूप में केवल एक पानी का पंप था, जिसमें इंजन को घोड़ों द्वारा आग तक पहुँचाया जाता था।[3]
आधुनिक उपयोग में, शब्द इंजन समान्यतः भाप इंजन और आंतरिक दहन इंजन जैसे उपकरणों का वर्णन करता है, जो आघूर्ण बल या रैखिक बल (समान्यतः 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 समान्यतः केवल इंजन के रूप में संदर्भित किया जाता है।[4] इंजन के उदाहरण जो एक आघूर्ण बल लगाते हैं, परिचित स्वचालित वाहन गैसोलीन और डीजल इंजन, साथ ही टर्बोशाफ्ट समिलित हैं। जोर पैदा करने वाले इंजनों के उदाहरणों में टर्बोफैन और प्रक्षेपात्र समिलित हैं।
जब आंतरिक दहन इंजन का आविष्कार किया गया था, तो मोटर शब्द का उपयोग शुरू में इसे भाप इंजन से अलग करने के लिए किया गया था - जो उस समय व्यापक उपयोग में था, स्वचालित यंत्र और भाप चलित रोलर जैसे अन्य वाहनों को शक्ति प्रदान करता था। मोटर शब्द लैटिन क्रिया मोटो से निकला है जिसका अर्थ है 'गति में सेट करना', या 'गति बनाए रखना'। इस प्रकार एक मोटर एक उपकरण है जो गति प्रदान करता है।
मोटर और इंजन मानक अंग्रेजी में विनिमेय हैं।[5] कुछ अभियान्त्रिकी शब्दजाल में, दो शब्दों के अलग-अलग अर्थ होते हैं, जिसमें इंजन एक ऐसा उपकरण है जो दहन या अन्यथा ईंधन की खपत करता है, इसकी रासायनिक संरचना को बदलता है, और एक मोटर बिजली, वायु मोटर, या द्रवचालित दबाव द्वारा संचालित एक उपकरण है, जो इसके ऊर्जा स्रोत की रासायनिक संरचना को नहीं बदलता है।[6][7] हालांकि, प्रक्षेपात्र मोटर शब्द का उपयोग करती है, भले ही वे ईंधन का उपभोग करते हैं।
एक ऊष्मा इंजन एक विकट के रूप में भी काम कर सकता है: एक घटक जो द्रव यांत्रिकी के प्रवाह या परिवर्तन को यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करता है।[8] आंतरिक दहन इंजन द्वारा संचालित एक स्वचालित वाहन विभिन्न मोटरों और पंपों का उपयोग कर सकता है, लेकिन अंततः ऐसे सभी उपकरण इंजन से अपनी शक्ति प्राप्त करते हैं। इसे देखने का एक अन्य तरीका यह है कि एक मोटर बाहरी स्रोत से शक्ति प्राप्त करती है, और फिर इसे यांत्रिक ऊर्जा में परिवर्तित करती है, जबकि एक इंजन दबाव से शक्ति बनाता है (सीधे दहन के विस्फोटक बल या अन्य रासायनिक प्रतिक्रिया से प्राप्त होता है, या गौण रूप से अन्य पदार्थों जैसे हवा, पानी या भाप पर कुछ ऐसे बल की क्रिया)।[9]
इतिहास
पुरातनता
साधारण मशीनें, जैसे मेस (बल्डगन) और ऊर (उत्तोलक के उदाहरण), प्रागितिहास हैं। मानव शक्ति, पशु शक्ति, जल शक्ति, पवन ऊर्जा यहाँ तक कि भाप इंजन का उपयोग करने वाले अधिक जटिल इंजन प्राचीन काल के है। मानव शक्ति को सरल इंजनों के उपयोग द्वारा केंद्रित किया गया था, जैसे कि कैपस्तान (समुद्री), हस्तचरखी या पद्धचलित मशीन, और रस्सियों, पुलि व्यवस्था के साथ; यह शक्ति समान्यतः बलों के यांत्रिक लाभ और गति कम होने के साथ प्रसारित होती थी। इनका उपयोग प्राचीन ग्रीस में क्रेन (मशीन) और जहाज पर, साथ ही साथ प्राचीन रोम में खनन, पंप और घेराबंदी इंजनों में किया जाता था। विट्रूवियस, फ्रंटिनस और प्लिनी द एल्डर सहित उस समय के लेखक इन इंजनों को सामान्य मानते हैं, इसलिए उनका आविष्कार अधिक प्राचीन हो सकता है। पहली शताब्दी ईस्वी तक, मिल (पीसने) में मवेशियों और घोड़ों का इस्तेमाल किया जाता था, जो पहले के समय में मनुष्यों द्वारा संचालित मशीनों के समान थे।
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 बहुत ही जटिल थे, जिनमें जलसेतु , बांध और पानी को बनाए रखने और प्रवाहित करने के लिए जलद्वार, साथ ही गियर की पद्धति, 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, प्रायः ये मशीनें पूजा से जुड़ी होती थीं, जैसे कि एनिमेटेड वेदी और स्वचालित मंदिर के दरवाजे।
मध्ययुगीन
मध्यकालीन मुस्लिम इंजीनियरों ने मिलों और पानी उठाने वाली मशीनों में गियर लगाए, और जल मिलों और पानी उठाने वाली मशीनों को अतिरिक्त शक्ति प्रदान करने के लिए बांधों को जल शक्ति के स्रोत के रूप में उपयोग किया।[10] इस्लामी स्वर्ण युग में, इस तरह की प्रगति ने मशीनीकरण को कई औद्योगिक कार्यों को संभव बना दिया जो पहले शारीरिक श्रम द्वारा किया जाता था।
1206 में, अल जजारी ने पानी बढ़ाने वाली अपनी दो मशीनों के लिए क्रैंक (तंत्र)-कॉनरोड पद्धति का उपयोग किया। ताक़ी [11]1551 में अल-दीन और 1629 में जियोवानी ब्रांका द्वारा[12] एक अल्पविकसित भाप टर्बाइन उपकरण का वर्णन किया गया था।
13वीं सदी में प्रक्षेपात्र मोटर का आविष्कार चीन में हुआ था। बारूद से संचालित, आंतरिक दहन इंजन का यह सबसे सरल रूप निरंतर शक्ति प्रदान करने में असमर्थ था, लेकिन युद्ध में दुश्मनों की ओर तेज गति से हथियार चलाने और आतिशबाजी के लिए उपयोगी था। आविष्कार के बाद यह नवाचार पूरे यूरोप में फैल गया।
औद्योगिक क्रांति
वाॅट भाप इंजन पहला प्रकार का भाप इंजन था, जो आंशिक निर्वात द्वारा मुसली को चलाने के लिए वायुमंडलीय दबाव के ठीक ऊपर के दबाव पर भाप का उपयोग करता था। 1712 में न्यूकोमें 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 प्रस्तुति करते हुए, जेम्स वॉट का प्रारुपण भाप इंजनों का पर्याय बन गया, क्योंकि उनके व्यापार भागीदार मैथ्यू बौल्टन के लिए कोई छोटा अंश नहीं था। इसने उन जगहों पर पहले अकल्पनीय मापदंड 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।
जहां तक आंतरिक दहन मुसली इंजन का सवाल है, इनका फ्रांस में 1807 में दे रिवाज़ द्वारा और स्वतंत्र रूप से नीएपसे बंधुओं द्वारा परीक्षण किया गया था। वे 1824 में निकोलस लियोनार्ड साडी कार्नोट द्वारा सैद्धांतिक रूप से उन्नत थे।[citation needed] 1853-57 में यूजेनियो बरसांती और फेलिस मट्टूसी ने फ्री-मुसली सिद्धांत का उपयोग करके एक इंजन का आविष्कार किया और पेटेंट कराया जो संभवत: पहला 4-चक्र इंजन था।[13]
एक आंतरिक दहन इंजन का आविष्कार, जो बाद में व्यावसायिक रूप से सफल रहा, 1860 के दौरान एटिने लेनोर द्वारा किया गया था।[14]
1877 में ओटो चक्र भाप इंजनों की तुलना में वजन अनुपात में कहीं अधिक उच्च शक्ति देने में सक्षम था और कार और विमानों जैसे कई परिवहन अनुप्रयोगों के लिए अच्छा कार्य करता था।
स्वचालित वाहन
कार्ल बेंज द्वारा बनाई गई पहली व्यावसायिक रूप से सफल स्वचालित वाहन ने हल्के और शक्तिशाली इंजनों में रुचि बढ़ाई। हल्का गैसोलीन आंतरिक दहन इंजन, चार-स्ट्रोक ओटो चक्र पर काम करता है, और यह हल्के स्वचालित वाहन के लिए सबसे सफल रहा है, जबकि ट्रकों और बसों के लिए अधिक कुशल डीजल इंजन का उपयोग किया जाता है। हालांकि, हाल के वर्षों में, टर्बो डीजल इंजन तेजी से लोकप्रिय हो गए हैं, विशेष रूप से संयुक्त राज्य के बाहर, यहां तक कि बहुत छोटी कारों के लिए भी।
क्षैतिज रूप से विपरीत मुसली
1896 में, कार्ल बेंज को क्षैतिज रूप से विपरीत मुसली वाले पहले इंजन के प्रारुपण के लिए एकस्व दिया गया था। उनके प्रारुपण ने एक इंजन बनाया जिसमें संबंधित मुसली 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 वर्णन के कारण प्रायः समतल इंजन कहा जाता है। उनका उपयोग फॉक्सवैगन बीटल, सीट्रोएन 2CV, कुछ पोर्श और सुबारू कारों, कई BMW और होंडा मोटरसाइकिल और प्रोपेलर विमान इंजनों में किया गया था।
उन्नति
स्वचालित वाहन के लिए आंतरिक दहन इंजन के उपयोग की निरंतरता आंशिक रूप से इंजन नियंत्रण प्रणाली (इंजन प्रबंधन प्रक्रियाओं को प्रदान करने वाले ऑनबोर्ड कंप्यूटर, और इलेक्ट्रॉनिक रूप से नियंत्रित ईंधन इंजेक्शन) के सुधार के कारण है। टर्बोचार्जिंग और सुपरचार्जिंग द्वारा जबरन वायु प्रेरण ने बिजली उत्पादन और इंजन क्षमता में वृद्धि की है। इसी तरह के परिवर्तन छोटे डीजल इंजनों पर लागू किए गए हैं, जिससे उन्हें गैसोलीन इंजनों के समान लगभग समान शक्ति विशेषताएँ मिलती हैं। यह यूरोप में छोटे डीजल इंजन वाली कारों की लोकप्रियता से विशेष रूप से स्पष्ट है। बड़े डीजल इंजन अभी भी प्रायः ट्रकों और भारी मशीनरी में उपयोग किए जाते हैं, हालांकि उन्हें विशेष मशीनिंग की आवश्यकता होती है जो अधिकांश कारखानों में उपलब्ध नहीं होती है। डीजल इंजन कम हाइड्रोकार्बन का उत्पादन करते हैं और CO2 उत्सर्जन, लेकिन अधिक वायुमंडलीय कण पदार्थ और NOx प्रदूषण, गैसोलीन इंजन की तुलना में।[15] तुलनीय गैसोलीन इंजनों की तुलना में डीजल इंजन भी 40% अधिक ईंधन कुशल हैं।[15]
बढ़ती शक्ति
20वीं शताब्दी के पूर्वार्द्ध में, इंजन की शक्ति में वृद्धि की प्रवृत्ति उत्पन्न हुई, विशेष रूप से यू.एस. मॉडल में।[clarification needed] 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।
दहन दक्षता
यात्री वाहनों में इष्टतम दहन दक्षता लगभग के शीतलक तापमान के साथ पहुँच जाती है 110 °C (230 °F).[16]
इंजन विन्यास
पहले के स्वचालित वाहन 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 प्रायः कार्यरत थे। छोटे इंजन समान्यतः एयर-कूल्ड होते थे और वाहन के पीछे स्थित होते थे; संपीड़न अनुपात अपेक्षाकृत कम थे। 1970 और 1980 के दशक में स्वचालित वाहन 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।
प्रकार
एक इंजन को दो मानदंडों के अनुसार एक श्रेणी में रखा जा सकता है: ऊर्जा का वह रूप जिसे वह गति पैदा करने के लिए स्वीकार करता है, और गति का प्रकार जो वह उत्पन्न करता है।
हीट इंजन
दहन इंजन
दहन इंजन ऊष्मा इंजन होते हैं जो दहन प्रक्रिया की ऊष्मा द्वारा संचालित होते हैं।
आंतरिक दहन इंजन
आंतरिक दहन इंजन एक इंजन है जिसमें दहन कक्ष में एक ऑक्सीडाइज़र (समान्यतः हवा) के साथ एक ईंधन (समान्यतः, जीवाश्म ईंधन) का दहन होता है। एक आंतरिक दहन इंजन में उच्च तापमान और उच्च दबाव गैसों का विस्तार, जो दहन द्वारा उत्पन्न होते हैं, सीधे इंजन के घटकों पर बल लागू करते हैं, जैसे कि मुसली या टर्बाइन ब्लेड या प्रणोदक नोजल, और इसे एक पर ले जाकर दूरी, यांत्रिक कार्य (भौतिकी) उत्पन्न करता है।[17][18][19][20]
बाहरी दहन इंजन
एक बाहरी दहन इंजन (ईसी इंजन) एक ताप इंजन है जहां इंजन की दीवार या उष्मा का आदान प्रदान करने वाला के माध्यम से बाहरी स्रोत के दहन से आंतरिक कार्यशील तरल पदार्थ गर्म होता है। द्रव तब, इंजन के तंत्र (इंजीनियरिंग) पर विस्तार और अभिनय करके गति और प्रयोग करने योग्य यांत्रिक कार्य उत्पन्न करता है।[21] द्रव को तब ठंडा, संपीड़ित और पुन: उपयोग किया जाता है (बंद चक्र), या (कम सामान्यतः) डंप किया जाता है, और ठंडा तरल पदार्थ (खुले चक्र वायु इंजन) में खींच लिया जाता 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।
स्टर्लिंग इंजन की तरह काम करने वाला द्रव गैस हो सकता है, या भाप इंजन की तरह भाप या जैविक रैनकिन चक्र में एन-पेंटेन जैसा जैविक तरल हो सकता है। द्रव किसी भी रचना का हो सकता है; गैस अब तक सबसे आम है, हालांकि कभी-कभी एकल-चरण तरल का भी उपयोग किया जाता है। भाप इंजन के मामले में, द्रव तरल और गैस के बीच चरण (पदार्थ) को बदलता है।
वायु-श्वास दहन इंजन
वायु-श्वास दहन इंजन दहन इंजन होते हैं जो वायुमंडलीय हवा में ऑक्सीजन का उपयोग ईंधन को ऑक्सीकरण ('जला') करने के लिए करते हैं, बजाय आक्सीकारक ले जाने के, जैसा कि एक रॉकेट में होता है। सैद्धांतिक रूप से, इसका परिणाम रॉकेट इंजनों की तुलना में बेहतर विशिष्ट आवेग होना चाहिए।
वायु-श्वास इंजन के माध्यम से हवा की एक सतत धारा बहती है। यह हवा संपीड़ित होती है, ईंधन के साथ मिश्रित होती है, प्रज्वलित होती है और निकास गैस के रूप में बाहर निकलती है। प्रतिक्रिया इंजनों में, अधिकांश दहन ऊर्जा (गर्मी) इंजन से निकास गैस के रूप में निकलती है, जो सीधे जोर देती है।
- उदाहरण
विशिष्ट वायु-श्वास इंजनों में समिलित हैं:
- प्रत्यागामी इंजन
- भाप का इंजन
- गैस टर्बाइन
- हवा में सांस लेने वाला जेट इंजन
- टर्बोप्रॉप | टर्बो-प्रोपेलर इंजन
- पल्स विस्फोट इंजन
- पल्स जेट
- रामजेट
- स्क्रैमजेट
- तरल वायु चक्र इंजन / प्रतिक्रिया इंजन SABRE।
पर्यावरणीय प्रभाव
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] 21वीं सदी में स्वचालित वाहन 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] 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।
वायु गुणवत्ता
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।[22] 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।
गैर दहन ताप इंजन
कुछ इंजन गैर-दहनशील प्रक्रियाओं से गर्मी को यांत्रिक कार्यों में परिवर्तित करते हैं, उदाहरण के लिए एक परमाणु ऊर्जा संयंत्र भाप का उत्पादन करने के लिए परमाणु प्रतिक्रिया से गर्मी का उपयोग करता है और भाप इंजन चलाता है, या रॉकेट इंजन में गैस टरबाइन को हाइड्रोजन पेरोक्साइड को विघटित करके चलाया जा सकता है। विभिन्न ऊर्जा स्रोत के अतिरिक्त, इंजन को प्रायः आंतरिक या बाहरी दहन इंजन के समान ही इंजीनियर किया जाता है।
गैर-दहनशील इंजनों के एक अन्य समूह में थर्मोअकॉस्टिक हीट इंजन (कभी-कभी टीए इंजन कहा जाता है) समिलित होते हैं जो थर्मोकॉस्टिक डिवाइस होते हैं जो गर्मी को एक स्थान से दूसरे स्थान पर पंप करने के लिए उच्च-आयाम ध्वनि तरंगों का उपयोग करते हैं, या इसके विपरीत उच्च-आयाम ध्वनि तरंगों को प्रेरित करने के लिए गर्मी के अंतर का उपयोग करते हैं। सामान्य तौर पर, थर्मोअकॉस्टिक इंजनों को स्टैंडिंग वेव और ट्रैवलिंग वेव डिवाइसेस में विभाजित किया जा सकता है।[23] स्टर्लिंग इंजन गैर-दहनशील ताप इंजन का दूसरा रूप हो सकता है। गर्मी को काम में बदलने के लिए वे स्टर्लिंग ऊष्मागतिक चक्र का उपयोग करते हैं। एक उदाहरण अल्फा प्रकार का स्टर्लिंग इंजन है, जिससे गैस एक गर्म सिलेंडर और एक ठंडे सिलेंडर के बीच एक ऋण संग्राहक के माध्यम से प्रवाहित होती है, जो 90° चरण से बाहर घूमने वाले मुसली से जुड़े होते हैं। गैस गर्म सिलेंडर पर गर्मी प्राप्त करती है और क्रैंकशाफ्ट को घुमाने वाले मुसली को चलाते हुए फैलती है। रिक्यूपरेटर के माध्यम से विस्तार और प्रवाहित होने के बाद, गैस ठंडे सिलेंडर में गर्मी को खारिज कर देती है और दबाव में आने वाली गिरावट दूसरे (विस्थापन) मुसली द्वारा इसके संपीड़न की ओर ले जाती है, जो इसे गर्म सिलेंडर पर वापस जाने के लिए मजबूर करती है।[24]
गैर-थर्मल रासायनिक रूप से संचालित मोटर
गैर-तापीय मोटर्स समान्यतः एक रासायनिक प्रतिक्रिया द्वारा संचालित होते हैं, लेकिन गर्मी इंजन नहीं होते हैं। उदाहरणों में समिलित:
- आणविक मोटर - जीवित चीजों में पाई जाने वाली मोटरें
- सिंथेटिक आणविक मोटर।
इलेक्ट्रिक मोटर
एक विद्युत मोटर यांत्रिक ऊर्जा का उत्पादन करने के लिए विद्युत ऊर्जा का उपयोग करती है, समान्यतः चुंबकीय क्षेत्र और विद्युत कंडक्टर | वर्तमान-वाहक कंडक्टर के संपर्क के माध्यम से। रिवर्स प्रक्रिया, यांत्रिक ऊर्जा से विद्युत ऊर्जा का उत्पादन, विद्युत जनरेटर या डाइनेमो द्वारा पूरा किया जाता है। वाहनों में इस्तेमाल होने वाली कर्षण मोटर ें प्रायः दोनों काम करती हैं। विद्युतीय ऊर्जा को जनरेटर के रूप में और इसके विपरीत चलाया जा सकता है, हालांकि यह हमेशा व्यावहारिक नहीं होता है। इलेक्ट्रिक मोटर्स सर्वव्यापी हैं, औद्योगिक पंखे, ब्लोअर और पंप, मशीन टूल्स, घरेलू उपकरण, बिजली उपकरण और हार्ड ड्राइव जैसे विविध अनुप्रयोगों में पाए जा रहे हैं। वे प्रत्यक्ष धारा (उदाहरण के लिए एक बैटरी (बिजली)विद्युत) संचालित पोर्टेबल डिवाइस या मोटर वाहन) द्वारा संचालित हो सकते हैं, या एक केंद्रीय विद्युत वितरण ग्रिड से वैकल्पिक वर्तमान द्वारा। सबसे छोटी मोटरें इलेक्ट्रिक कलाई घड़ी में पाई जा सकती हैं। अत्यधिक मानकीकृत आयामों और विशेषताओं के मध्यम आकार के मोटर्स औद्योगिक उपयोगों के लिए सुविधाजनक यांत्रिक शक्ति प्रदान करते हैं। सबसे बड़े इलेक्ट्रिक मोटर्स का उपयोग बड़े जहाजों के प्रणोदन के लिए किया जाता है, और पाइपलाइन कंप्रेशर्स जैसे उद्देश्यों के लिए, हजारों वाट (यूनिट) में रेटिंग के साथ। विद्युत मोटरों को विद्युत शक्ति के स्रोत, उनके आंतरिक निर्माण और उनके अनुप्रयोग द्वारा वर्गीकृत किया जा सकता है।
विद्युत धारा और चुंबकीय क्षेत्र की परस्पर क्रियाओं द्वारा यांत्रिक बल के उत्पादन का भौतिक सिद्धांत 1821 की शुरुआत में ही जाना जाता था। बढ़ती दक्षता वाली विद्युत मोटरों का निर्माण 19वीं शताब्दी के दौरान किया गया था, लेकिन बड़े मापदंड पर विद्युत मोटरों के व्यावसायिक उपयोग के लिए कुशल की आवश्यकता थी। विद्युत जनरेटर और विद्युत वितरण नेटवर्क।
मोटरों से विद्युत ऊर्जा की खपत और उनसे जुड़े कार्बन पदचिह्न ्स को कम करने के लिए, कई देशों में विभिन्न नियामक प्राधिकरणों ने उच्च दक्षता वाली इलेक्ट्रिक मोटरों के निर्माण और उपयोग को प्रोत्साहित करने के लिए कानून पेश और कार्यान्वित किए हैं। एक अच्छी तरह से प्रारुपण की गई मोटर अपनी इनपुट ऊर्जा का 90% से अधिक दशकों तक उपयोगी शक्ति में परिवर्तित कर सकती है।[25] जब एक मोटर की दक्षता कुछ प्रतिशत अंकों से भी बढ़ जाती है, तो किलोवाट घंटे (और इसलिए लागत में) में बचत बहुत अधिक होती है। एक विशिष्ट औद्योगिक प्रेरण मोटर की विद्युत ऊर्जा दक्षता में सुधार किया जा सकता है: 1) स्टेटर वाइंडिंग्स में बिजली के नुकसान को कम करना (उदाहरण के लिए, विद्युत कंडक्टर के क्रॉस-सेक्शनल क्षेत्र को बढ़ाकर, प्रारंभ करनेवाला तकनीक में सुधार करके, और उच्च सामग्री का उपयोग करके) विद्युत चालकता, जैसे तांबा), 2) रोटर (विद्युत) कॉइल या कास्टिंग में विद्युत नुकसान को कम करना (उदाहरण के लिए, उच्च विद्युत चालकता वाली सामग्री का उपयोग करके, जैसे तांबा), 3) बेहतर गुणवत्ता वाले चुंबकीय इस्पात का उपयोग करके चुंबकीय नुकसान को कम करना , 4) मोटरों के वायुगतिकी में सुधार करना ताकि मैकेनिकल विंडेज नुकसान को कम किया जा सके, 5) घर्षण नुकसान को कम करने के लिए बियरिंग (मैकेनिकल) में सुधार किया जा सके, और 6) विनिर्माण इंजीनियरिंग सहिष्णुता को कम किया जा सके। इस विषय पर आगे की चर्चा के लिए, प्रीमियम दक्षता देखें।)
परिपाटी के अनुसार, इलेक्ट्रिक इंजन एक इलेक्ट्रिक मोटर के बजाय एक रोटर (बिजली) लोकोमोटिव को संदर्भित करता है।
शारीरिक रूप से संचालित मोटर
कुछ मोटर संभावित या गतिज ऊर्जा द्वारा संचालित होते हैं, उदाहरण के लिए कुछ रस्से से चलाया जानेवाला, गुरुत्वाकर्षण विमान और रोपवे कन्वेयर ने चलते हुए पानी या चट्टानों से ऊर्जा का उपयोग किया है, और कुछ घड़ियों का वजन गुरुत्वाकर्षण के अंतर्गत आता है। संभावित ऊर्जा के अन्य रूपों में संपीड़ित गैसें (जैसे वायवीय मोटर्स), स्प्रिंग्स (क्लॉकवर्क मोटर्स) और इलास्टिक बैंड#मॉडल उपयोग समिलित हैं।
ऐतिहासिक सैन्य घेराबंदी इंजनों में बड़े कैटापुल्ट्स, ट्रेब्यूचेट्स और (कुछ हद तक) बैटरिंग मेढ़े समिलित थे जो संभावित ऊर्जा द्वारा संचालित थे।
वायवीय मोटर
एक वायवीय मोटर एक मशीन है जो संभावित ऊर्जा को संपीड़ित हवा के रूप में यांत्रिक कार्य में परिवर्तित करती है। वायवीय मोटर्स समान्यतः संपीड़ित हवा को रैखिक या रोटरी गति के माध्यम से यांत्रिक कार्य में परिवर्तित करते हैं। रैखिक गति या तो एक डायाफ्राम या मुसली एक्ट्यूएटर से आ सकती है, जबकि रोटरी गति या तो एक वेन टाइप एयर मोटर या मुसली एयर मोटर द्वारा आपूर्ति की जाती है। वायवीय मोटर्स को हाथ से चलने वाले उपकरण उद्योग में व्यापक सफलता मिली है और परिवहन उद्योग में उनके उपयोग का विस्तार करने के लिए लगातार प्रयास किए जा रहे हैं। हालांकि, परिवहन उद्योग में एक व्यवहार्य विकल्प के रूप में देखे जाने से पहले वायवीय मोटर्स को दक्षता की कमियों को दूर करना होगा।
हाइड्रोलिक मोटर
एक हाइड्रोलिक मोटर दबाव तरल से अपनी शक्ति प्राप्त करती है। इस प्रकार के इंजन का उपयोग भारी भार और मशीनरी को चलाने के लिए किया जाता है।[26]
हाइब्रिड
कुछ मोटर इकाइयों में ऊर्जा के कई स्रोत हो सकते हैं। उदाहरण के लिए, एक प्लग-इन हाइब्रिड इलेक्ट्रिक वाहन की इलेक्ट्रिक मोटर एक आंतरिक दहन इंजन और एक जनरेटर के माध्यम से बैटरी या जीवाश्म ईंधन इनपुट से बिजली का स्रोत हो सकती है।
प्रदर्शन
इंजन के प्रदर्शन के आकलन में निम्नलिखित का उपयोग किया जाता है।
गति
स्पीड मुसली इंजन में क्रैंकशाफ्ट रोटेशन और कंप्रेसर/टरबाइन रोटर्स और इलेक्ट्रिक मोटर रोटर्स की गति को संदर्भित करता है। इसे क्रांतियों प्रति मिनट (आरपीएम) में मापा जाता है।
जोर
जोर एक हवाई जहाज पर उसके प्रोपेलर या जेट इंजन के माध्यम से गुजरने वाली हवा को तेज करने के परिणामस्वरूप लगाया गया बल है। यह एक जहाज पर लगने वाला बल भी है, जो इसके प्रोपेलर द्वारा इसके माध्यम से गुजरने वाले पानी को तेज करने के परिणामस्वरूप होता है।
टॉर्क
टॉर्क एक शाफ्ट पर एक टर्निंग मोमेंट है और इसकी गणना शाफ्ट से इसकी दूरी के कारण पल पैदा करने वाले बल को गुणा करके की जाती है।
शक्ति
शक्ति (भौतिकी) यह माप है कि काम कितनी तेजी से किया जाता है।
दक्षता
दक्षता इस बात का माप है कि बिजली उत्पादन में कितना ईंधन बर्बाद होता है।
ध्वनि स्तर
वाहन का शोर मुख्य रूप से इंजन से कम वाहन की गति और टायरों से और उच्च गति पर वाहन के पीछे बहने वाली हवा से होता है।[27] आंतरिक दहन इंजन की तुलना में इलेक्ट्रिक मोटर्स शांत हैं। थ्रस्ट-उत्पादक इंजन, जैसे कि टर्बोफैन, टर्बोजेट और रॉकेट उनके थ्रस्ट-उत्पादक, उच्च-वेग निकास धाराओं के आसपास की स्थिर हवा के साथ बातचीत करने के तरीके के कारण सबसे बड़ी मात्रा में शोर का उत्सर्जन करते हैं। शोर में कमी प्रौद्योगिकी में गैसोलीन और डीजल इंजनों पर सेवन और निकास प्रणाली गुलबंद (साइलेंसर) और टर्बोफैन इनलेट्स में शोर क्षीणन लाइनर समिलित हैं।
उपयोग द्वारा इंजन
विशेष रूप से उल्लेखनीय प्रकार के इंजनों में समिलित हैं:
- विमान का इंजन
- ऑटोमोबाइल इंजन
- मॉडल इंजन
- मोटरसाइकिल का इंजन
- समुद्री प्रणोदन इंजन जैसे जहाज़ के बाहर मोटर
- गैर-सड़क इंजन वह शब्द है जिसका उपयोग उन इंजनों को परिभाषित करने के लिए किया जाता है जो सड़क मार्ग पर वाहनों द्वारा उपयोग नहीं किए जाते हैं।
- रेलवे लोकोमोटिव इंजन
- अंतरिक्ष यान प्रणोदन इंजन जैसे रॉकेट इंजन
- ट्रैक्शन इंजन
यह भी देखें
- विमान का इंजन
- ऑटोमोबाइल इंजन प्रतिस्थापन
- विद्युत मोटर
- इंजन ठंडा करना
- इंजन स्वैप
- पेट्रोल इंजन
- एचसीसीआई
- हेसलमैन इंजन
- हॉट बल्ब इंजन
- आईआरआईएस इंजन
- माइक्रोमोटर
- कशाभिका - कुछ सूक्ष्मजीवों द्वारा उपयोग की जाने वाली जैविक मोटर
- नैनोमोटर
- आणविक मोटर
- सिंथेटिक आणविक मोटर
- एडियाबेटिक क्वांटम मोटर
- बहुईंधन
- प्रतिक्रिया इंजन
- सॉलिड-स्टेट इंजन
- ताप इंजन प्रौद्योगिकी की समयरेखा
- मोटर और इंजन प्रौद्योगिकी की समयरेखा
संदर्भ
उद्धरण
- ↑ "मोटर". Dictionary.reference.com. Retrieved 2011-05-09.
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।
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स्रोत
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बाहरी संबंध
