ইঞ্জিন

শক্তির সৃষ্টি বা ধ্বংস নেই, এক রূপ থেকে অন্য রূপে রূপান্তর করা যায় মাত্র। ইঞ্জিন হলো একটি সয়ংক্রিয় যন্ত্র যা জ্বালানি বা ফুয়েল দহন এর মাধ্যমে রাসায়নিক শক্তিকে প্রথমে তাপশক্তিতে এবং তাপশক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করে।

অন্তর্দহন ইঞ্জিন হল এক ধরনের তাপীয় ইঞ্জিন যেখানে জ্বালানীর দহনের ফলে উৎপন্ন গ্যাসের ( ইংরেজি - Product of Combustion) চাপে পিস্টন সরলপথে চালিত হয়ে যান্ত্রিক শক্তি উৎপন্ন করে। একইভাবে বৈদ্যুতিক মোটর তড়িৎশক্তিকে এবং নিওমেটিক মোটর সংকোচিত বায়ুর শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে।

একটি চার ঘাতন ইঞ্জিন।১. জ্বালানি প্রবেশ, ২. চাপন, ৩. জ্বালানি পুড়ে শক্তি উৎপন্ন হওয়া, ৪. নিঃসরণ।

শব্দের উৎপত্তি

ইঞ্জিন (Engine) শব্দটি এসেছে প্রাচীন ফরাসি “engin” এবং ল্যাটিন “ingenium” শব্দ থেকে। শিল্পবিপ্লবের পূর্বে বড় দুর্গের দ্বার অথবা পুরু দেয়াল ভাঙ্গতে সীজ ইঞ্জিন নামক অস্ত্র ব্যবহৃত হত, যা সেনাদের গোপন প্রযুক্তি হিসেবে চিন্তা করা হত। শিল্প বিপ্লবের সময় উদ্ভাবিত অধিকাংশ যন্ত্রকেই ইঞ্জিন বলা হত - যার মধ্যে থমাস স্যভেরীর উদ্ভাবিত বাষ্পচালিত যন্ত্র অন্যতম যা প্রকৃতপক্ষে একটি পাম্প হলেও এটিকে বাষ্পীয় ইঞ্জিন বলা হত।

বর্তমানে ইঞ্জিন বলতে সচরাচর বাষ্পীয় ইঞ্জিন অথবা অন্তর্দহন ইঞ্জিনকে বোঝানো হয়ে থাকে যা জ্বালানী পুড়িয়ে অথবা অন্য কোনো উপায়ে ব্যবহার করে রৈখিক (যেমন- টার্বোফ্যান, রকেট) বা ঘূর্ণনবল (যেমন- গ্যাসোলিন ও ডিজেল ইঞ্জিন) প্রদানের মাধ্যমে যান্ত্রিক কাজ সম্পন্ন করে থাকে। সংক্ষেপে যে সকল যন্ত্র তাপশক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে সেসবই ইঞ্জিন।

যখন অন্তর্দহন ইঞ্জিন আবিষ্কৃত হয়, তখন বাষ্পীয় ইঞ্জিন থেকে এটিকে পৃথক করার জন্য 'মোটর' শব্দটি ব্যবহার করা হয় (সেই সময় রেলগাড়ি এবং অন্যান্য যানবাহন যেমন স্টীম রোলারে বাষ্পীয় ইঞ্জিন ব্যবহৃত হত)। মোটর (Motor) শব্দটি এসেছে ল্যাটিন শব্দ 'moto' থেকে যার অর্থ সঞ্চালিত করা। অর্থাৎ যে যন্ত্র গতি সঞ্চালন করে তাকেই মোটর বলে।

ইংরেজিতে মোটর এবং ইঞ্জিন একই অর্থে ব্যবহৃত হলেও প্রকৌশলের ভাষায় এরা এক নয়; ইঞ্জিন জ্বালানীর দহন বা অন্য উপায়ে ব্যবহারের মাধ্যমে এর রাসায়নিক পরিবর্তন ঘটায়, অন্যদিকে মোটর বিদ্যুৎ, বায়ু অথবা হাইড্রলিক শক্তি ব্যবহার করলেও শক্তির উৎসের কোনো পরিবর্তন ঘটায় না। তবে রকেট ক্ষেপণাস্ত্রবিদ্যায় যে মোটর ব্যবহৃত হয় তাতে জ্বালানীর প্রয়োজন হয়।

তাপীয় ইঞ্জিনও আদি চালক যন্ত্র হিসেবে প্রবাহীর চাপের পরিবর্তনকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করতে পারে। অন্তর্দহন ইঞ্জিন চালিত যন্ত্রযানে বিভিন্ন মোটর ও পাম্প ব্যবহৃত হলেও এদের শক্তি আসে ইঞ্জিন থেকে। যেখানে ইঞ্জিন দহন বা অন্যান্য রাসায়নিক বিক্রিয়ার ফলে উৎপন্ন প্রচন্ড বল থেকে অথবা বায়ু, পানি বা গ্যাসের উপর প্রযুক্ত এরূপ বলের ক্রিয়া থেকে শক্তি উৎপাদন করে, সেখানে মোটর অন্য বাহ্যিক উৎস থেকে সংগৃহীত শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করে।

ইতিহাস

প্রাচীন যুগ

ক্লাব ও বৈঠা প্রাগৈতিহাসিক যুগে ব্যবহৃত সাধারণ যন্ত্রের উদাহরণ। প্রাচীনযুগের অপেক্ষাকৃত জটিল যন্ত্রগুলোতে মানুষ, পশু, পানি, বায়ু ও গ্যাসের সঞ্চিত শক্তি ব্যবহৃত হত। চরকি, পাদচালিত যন্ত্র ও তার গুটাবার যন্ত্রে মানুষের বাহুশক্তি ব্যবহৃত হত; এসব কাজে দড়ি, পুলি ও কপিকলের ব্যবহার বাহুশক্তিকে কয়েকগুণ বাড়িয়ে দিত। প্রাচীন গ্রীসে ক্রেন ও জাহাজে এবং প্রাচীন রোমে খনি, পানির পাম্প ও সীজ ইঞ্জিনে এসব ইঞ্জিন ব্যবহৃত হত। সেসময়ের লেখকেরা (যেমন - ভিট্রুভিয়াস, ফ্রন্টিনাস ও গায়াস প্লিনিয়াস সেকুন্ডাস) এসব ইঞ্জিনকে কমনপ্লেস ('commonplace') বলে আখ্যায়িত করত, যা থেকে বুঝা যায় সেগুলো তারও আগের আবিষ্কার ছিল। খ্রিস্টাব্দ প্রথম শতকে কল ও মানবচালিত যন্ত্রগুলোতে গবাদিপশু ও ঘোড়ার ব্যবহার শুরু হয়।

স্ট্রাবোর মতে, খ্রিস্টপূর্ব প্রথম শতকে মিথ্রিডেট রাজ্যের কাবেরিয়াতে প্রথম পানিচালিত কল তৈরী করা হয়। পরবর্তী কয়েক শতাব্দীতে রোমান সাম্রাজ্যে কলগুলোতে জলচালিত চাকা ব্যবহার করা হয়। এদের মধ্যে কিছু অনেক জটিল ছিল যেগুলোতে ঘূর্ণনগতি নিয়ন্ত্রণে গিয়ার সিস্টেম বা দন্তযুক্ত চাকায় পানি পৌঁছানোর পথ তৈরীর জন্য কৃত্রিম নালা, বাঁধ বা খাল ব্যবহার করা হত। চতুর্থ শতাব্দীতে অসোনিয়াস তার কবিতায় পানিচালিত পাথর কাটার করাতের কথা উল্লেখ করেন। এর পূর্বে প্রথম শতাব্দীতে এরূপ বায়ু ও গ্যাস চালিত যন্ত্র (যেমন- ইওলিপাইল, ভেন্ডিং মেশিন ইত্যাদি) আবিষ্কারের জন্য হিরো অব আলেকজান্দ্রিয়াকে কৃতিত্ব দেওয়া হয়; অনেক ক্ষেত্রে এসব যন্ত্র পূজার কাজে যেমন মন্দিরের স্বয়ংক্রিয় দরজায় ব্যবহৃত হত।

মধ্যযুগ

মধ্যযুগীয় মুসলিম প্রকৌশলীরা কল এবং পানি-উত্তোলনকারী যন্ত্রে গিয়ার ব্যবহার করত এবং এসব যন্ত্রের ক্ষমতা আরও বৃদ্ধির জন্য জল শক্তির উৎস হিসেবে বাঁধ ব্যবহার করত। মধ্যযুগীয় ইসলামিক বিশ্বের এসব উন্নয়ন শিল্পকারখানার বিভিন্ন কায়িক শ্রমনির্ভর কাজকে যন্ত্রচালিত করতে সক্ষম হয়েছে।

১২০৬ সালে আল-জাজারি তার দুইটি পানি-উত্তোলনকারী যন্ত্রে ক্র্যাঙ্ক-কানেক্টিং রড পদ্ধতি ব্যবহার করেন। ১৫৫১ সালে তাকি-আল-দীন এবং ১৬২৯ সালে জিওভানি ব্রাঙ্কা একটি সাধারণ বাষ্পীয় টার্বাইনের কথা উল্লেখ করেন।

ত্রয়োদশ শতাব্দীতে চীনে একটি দৃঢ় রকেট মোটর আবিষ্কৃত হয়। গান পাউডার দিয়ে চালিত এই সাধারণ অন্তর্দহন ইঞ্জিনটি রণক্ষেত্রে শত্রুদের উদ্দেশ্যে উচ্চগতিতে গোলা নিক্ষেপে এবং আকাশে আতশ বাজি ফাটাতে কার্যকর ছিল। এরপর এই উদ্ভাবন সারা ইউরোপে ছড়িয়ে পড়ে।

শিল্প বিপ্লব

ওয়াটের বাষ্পীয় ইঞ্জিন হল প্রথম বাষ্পীয় ইঞ্জিন যা আংশিক বায়ুশূন্য স্থানে বায়ুমন্ডলীয় চাপের চেয়ে সামান্য অধিক চাপের বায়ু প্রবাহের মাধ্যমে পিস্টন চালনা করে। ১৭১২ সালের নিওকমেনের বাষ্পীয় ইঞ্জিনের উন্নতি সাধনের মাধ্যমে জেমস ওয়াট ১৭৬৩ থেকে ১৭৭৫ সালে বিক্ষিপ্তভাবে বাষ্পীয় ইঞ্জিনের উন্নয়নে বড় অবদান রাখেন। জ্বালানী দক্ষতার অভাবনীয় বৃদ্ধির কারণে তার নকশা বাষ্পীয় ইঞ্জিনের একটি অবিচ্ছেদ্য অংশ হয়ে উঠে। তার এই কাজের পিছনে তার ব্যবসায়িক সঙ্গী ম্যাথু বোল্টনের অবদান কোনো অংশে কম ছিল না। তার এই উদ্ভাবনের কারণে দক্ষ সেমি-অটোমেটেড কারখানার দ্রুত উন্নয়ন সাধন সম্ভব হয় যা জলশক্তি সংকটাপন্ন অঞ্চলে একেবারেই অকল্পনীয় ছিল। এভাবেই পরবর্তীতে বাষ্পীয় রেল ইঞ্জিন তৈরীর মাধ্যমে রেল পরিবহন ব্যবস্থার প্রসার ঘটে।

এরপর ১৮০৭ সালে ফ্রান্সে ডি রিভাজ এবং নীপচ ব্রাদার্স অন্তর্দহন পিস্টন ইঞ্জিন নিয়ে পৃথকভাবে পরীক্ষা চালান, বিজ্ঞানী কার্নো যার তাত্ত্বিক বিকাশ সাধন করেন ১৮২৪ সালে। ১৮৫৩-৫৭ সালে ইউজেনিও বার্সান্তি ও ফিলিচে মাত্তেউচি মুক্ত-পিস্টন নীতি ব্যবহার করে একটি ইঞ্জিন উদ্ভাবন এবং সংরক্ষণ করেন যা খুব সম্ভবত প্রথম চতুর্ঘাত ইঞ্জিন ছিল।

১৮৬০ সালে ইতিয়েন লেনোর প্রথম ব্যবসায়িকভাবে সফল অন্তর্দহন ইঞ্জিন উদ্ভাবন করেন। ১৮৭৭ সালে অটোচক্র বাষ্পীয় ইঞ্জিনের চেয়ে অধিক ক্ষমতা-ভরের অনুপাত দিতে সক্ষম হয় এবং গাড়ি এবং উড়োজাহাজের মতো অনেক যাতায়াতের মাধ্যমে অধিক কার্যকরী হিসেবে প্রমাণিত হয়।

মোটরগাড়ি

কার্ল বেঞ্জের প্রস্তুতকৃত ব্যবসায়িকভাবে সফল প্রথম মোটরগাড়ি হালকা এবং শক্তিশালী ইঞ্জিন তৈরীর জন্য কৌতূহল সৃষ্টি করে। হালকা মোটরযান তৈরীতে চতুর্ঘাত অটোচক্রে পরিচালিত গ্যাসোলিন অন্তর্দহন ইঞ্জিন সফল হলেও ট্রাক ও বাসে অধিকতর দক্ষ ইঞ্জিন হিসেবে ডিজেল ইঞ্জিন ব্যবহৃত হয়। বর্তমানে বিশেষ করে যুক্তরাষ্ট্রের বাইরে এমনকি অনেক ছোট গাড়িতেও টার্বো ডিজেল ইঞ্জিন ক্রমশ জনপ্রিয় হয়ে উঠছে।

অনুভূমিকভাবে বিপরীতমুখী পিস্টন

১৮৯৬ সালে কার্ল বেঞ্জকে অনুভূমিকভাবে বিপরীতমুখী পিস্টনচালিত ইঞ্জিনের নকশা তৈরীর জন্য স্বীকৃতি দেওয়া হয়।

তাপ ইঞ্জিন

তাপগতিবিজ্ঞান অনুসারে, যে যন্ত্রটি তাপ শক্তিকে কার্যকর যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করে, তাকে তাপ ইঞ্জিন বা সংক্ষেপে ইঞ্জিন বলে। এটি তাপগতিবিদ্যার দ্বিতীয় সূত্রের ওপর নির্ভর করে তৈরি করা হয়।

ব্যবহার

সহজ ভাষায়, ইঞ্জিনের সাহায্যে আমরা গতি (Motion) পাই। ইঞ্জিন আবিষ্কারের পূর্বে মানুষকে গতি তৈরি করতে হতো নিজের পেশী শক্তি দিয়ে না হয় কোন প্রাণীর শক্তি দিয়ে। বর্তমানে যে আমরা এমন যন্ত্র দেখিনা তা কিন্তু নয়। যেমন রিক্সা, ভ্যান, গরুর গাড়ি ইত্যাদি। ১৭৭২ সালে ইংলিশ বিজ্ঞানী থমাস নিউকমেন বাষ্প চালিত পাম্প আবিষ্কার করেন, যেটি খনি থেকে পানি তুলতে ব্যবহার করা হত। এর পূর্বে যে কোন প্রচেষ্টা হয়নি তা কিন্তু নয়। তবে শিল্প বিপ্লবের শুরু যার হাত ধরে তার নাম হল জেমস ওয়াট (১৭৩৬-১৮১৯)। তার ওপর দায়িত্ব ছিল থমাস নিউকমেন এর আবিষ্কৃত বাষ্প ইঞ্জিনকে আরো উন্নত করা। তার ফলশ্রুতিতে যে বাষ্প ইঞ্জিন আবিষ্কৃত হয় তার মাধ্যমে মুলত শিল্প বিপ্লবের সূচনা। বাষ্পের যে চাপ তৈরী হয় তার মাধ্যমে একটি পিস্টন* কে ধাক্কা দেয় এবং পিস্টনটি যুক্ত থাকে একটি কানেকটিং রড এর সাহায্যে Crank Shaft* এর সাথে। এভাবেই Motion পাওয়া যায়। বাষ্প ইঞ্জিন দিয়ে চলত বাষ্প চালিত ট্রেন। ইউরোপের বিভিন্ন দেশে বাষ্প ইঞ্জিনের সাহায্যে শিল্প বিপ্লব হয়। মানুষের জীবনে আসে গতি। উৎপাদন বেড়ে যায় বহুগুণে। বাষ্প ইঞ্জিনে কয়লা দিয়ে পানিকে বাষ্প করা হত। আরেকটি নতুন একটা শব্দ জানা প্রয়োজন তা হল দহন (Combustion)। যে কোন জ্বালানীকে আগুনে পোড়ালে তাপ উৎপন্ন হয়। এই প্রক্রিয়াকে দহন বলে। দহন কোথায় হচ্ছে তার ওপর ভিত্তি করে ইঞ্জিনকে ২ ভাগে ভাগ করা হয়। যেমনঃ অন্তঃদহন (Internal Combustion) ইঞ্জিন অর্থাৎ এই ইঞ্জিনের ভেতরেই দহন হয়। এবং বহিঃদহন (External combustion) ইঞ্জিন অর্থাৎ দহন ইঞ্জিনের বাহিরে সম্পন্ন হয়। যেমনঃ বাষ্প ইঞ্জিন। বাষ্প ইঞ্জিন আবিষ্কারের পর অনেক সময় চলে যায়। বিভিন্ন প্রচেষ্টা চলে আরো উন্নত, এবং কম জ্বালানী দিয়ে কীভাবে ভাল ইঞ্জিন তৈরি করা যায়। আচ্ছা আরেকটু চিন্তা করা যাক, আমরা যে গাড়িগুলো ব্যবহার করি সচারচর যেমন মোটরসাইকেল, বাস, ট্রাক, কার ইত্যাদি। এগুলোর ইঞ্জিন কেমন? External combustion ইঞ্জিন দিয়ে কি এগুলো চালানো সম্ভব? অবশ্যই না। যদি তাই হত তাহলে বাসের পিছনে একটি চুল্লি থাকত আর সেখানে কয়েকজন কয়লা দিয়ে আগুন জ্বালাতো। বিশাল বড় একটা পানি গরম করার পাত্র থাকতে হত। আরো কত কি। তাহলে মানুষ বসত কোথায়? তাই না। এই সমস্যার সমাধান হয়েছে Internal Combustion ইঞ্জিন এর সাহায্যে। এই ইঞ্জিনের সুন্দর মডেল প্রথম যিনি দিয়েছিলেন তার নাম নিকোলাস অটো (Nicolaus otto)। জার্মান এই নাগরিক ১৬ বছর বয়সেই স্কুল ছেড়ে দেন। প্রথমে মুদির দোকানে কাজ করেন তারপর ভ্রাম্যমাণ বিক্রেতা হিসাবে কাজে যোগদান করেন। কাজের জন্য তাকে বিভিন্ন যায়গায় যেতে হত। ফলে যাতায়াতের অসুবিধা তাকে খুব ভোগাত। তখন সে স্বপ্ন দেখত এমন একটি যানবাহনের যেটি শহরের এক প্রান্ত থেকে অন্য প্রান্তে যাবে কিন্তু সময় নিবে কম। ১৮৬২ সালে তিনি একজনের সঙ্গে কাজ শুরু করে কয়েকটি ডিজাইন করেন। কিন্তু সফল হন ১৮৭৬ সালে। এই মূলনীতির ওপর ভিত্তি করেই বর্তমানে অটোমোবাইল এর ইঞ্জিন তৈরি হচ্ছে। যদিও ডিজাইনে অনেক পরিবর্তন হয়েছে এটা মানতে হবে। এই ইঞ্জিনকে গ্যাসোলিন ইঞ্জিনও বলা হয়। গ্যাসোলিন হল একধরনের জ্বালানী শ্রেণী। যার মধ্যে বহুল ব্যবহৃত হল পেট্রোল, অকটেন ইত্যাদি। এই জন্য এদেরকে পেট্রোল ইঞ্জিন (Petrol Engine) ও বলে। আরেকজন ইঞ্জিনিয়ার এর কথা না বললেই নয়। তিনি হলেন রুডলফ ডিজেল (Rudlof Diesel). প্যারিস এই বিজ্ঞানী ১৮৯২ সালে আরেক ধরনের ইঞ্জিন আবিষ্কার করেন তার নাম ডিজেল ইঞ্জিন (Diesel Engine)। এই ইঞ্জিনের জ্বালানী হল অন্য শ্রেণীর। বাস, ট্রাক সহ বড় বড় যানবাহন যেগুলোকে অনেক লোড নিতে হয় সেগুলোতে ডিজেল ইঞ্জিন ব্যবহার করা হয়। বর্তমানে অনেক গাড়ির ইঞ্জিনে জ্বালানী হিসেবে তেলের পরিবর্তে CNG ব্যবহার করা হয়। ইঞ্জিন ডিজাইন, ইঞ্জিন এর জ্বালানী, ইঞ্জিনের তৈরি ধোঁয়া থেকে যে দূষণ ইত্যাদি নিয়ে পৃথিবীর বিভিন্ন দেশে আজ ও প্রচুর কাজ হচ্ছে, গবেষণা চলছে।

আরও দেখুন

• অন্তর্দহন ইঞ্জিন