உள் எரி பொறி

உள் எரி பொறி (internal combustion engine) என்பது ஒரு வெப்பப் பொறியாகும். இதில் எரிபொருள் காற்றுடன் கலந்து ஓர் உருளை வடிவ எரியறைக்குள் எரிந்து பொறி இயங்கும் ஆற்றலைத் தருகிறது. இதில் உயர் வெப்பநிலை, உயரழுத்த வளிமங்கள் எரிவதால் விரிவடைந்து ஏற்படும் விசையை பொறியின் ஓர் உறுப்புக்கு அளிக்கும். வழக்கமாக இவ்விசை உலக்கை அல்லது சுழலி அலகுகள் அல்லது சுற்றகம் அல்லது முற்செலுத்த கூம்பு குழலுக்கு தரப்படுகிறது. இந்த விசை அந்த உறுப்பை சிறிது தொலைவுக்கு நகர்த்தும். எனவே இதில் வேதி ஆற்றல் பயனுள்ள இயக்க ஆற்றலாக மாறுகிறது.

முதல் வணிகவியலாக வெற்றிகண்ட உள் எரி பொறி 1859 இல் ஏட்டியென் இலினோவா அவர்களால் உருவாக்கப்பட்டது.^[1] முதல் புத்தியல் கால உள் எரி பொறி 1876இல் நிகோலசு ஆட்டோவால் புனையப்பட்டது,

உள் எரி பொறிவழக்கமாக இடைவிட்ட எரிதல் நிகழும் நான்கு வீச்சு, இருவீச்சு உலக்கைப் பொறிகளையும் ஆறு வீச்சு உலக்கைப் பொறிகளையும் [[Wankel engine|வேங்கல் சுழற்பொறியையும் சுட்டும். இதன் இரண்டாம் வகையான தொடர்ந்த எரிதல் நிகழும் பொறிகள் வளிமச் சுழலிகள், தாரைப் பொறிகள், பெரும்பாலான ஏவூர்திப் பொறிகள் ஆகியவற்றைச் சுட்டும்.^[1]^[2] துப்பாக்கிகளும் உள் எரி பொறியின் வடிவங்களே.^[2]

இவை நீராவிப் பொறி, சுட்டிர்லிங் பொறி போன்ற வெளி எரி பொறிகளில் இருந்து வேறுபாவையாகும். பின்னவற்றில் எரியும்போது உருவாகும் கழிவுப் பொருள்கள் ஆற்றல் வழங்கும் வினைபுரி பாய்மத்தோடு கலப்பதில்லை. இவற்றில் வேலை செய்யும் பாய்மமாகக் காற்றோ, வெந்நீரோ, அழுந்திய நீரோ நீர்ம உவர்மமோ அமையும். இவை ஒரு கொதிகலனில் சூடேற்றப்படும். ஆனால், உள் எரி பொறிகள் எப்போதும் ஆற்றல் அடர்ந்த பெட்ரோல், டீசல், புதை படிவ எரிமம் வழி கிடைத்த நீர்மம் போன்ற எரிமங்களைப் பயன்படுத்தும். இவை இயக்கமில்லாத பயன்பாடுகளைப் பெற்றிருந்தாலும் வழக்கமாக இயங்கு அமைப்புகளிலேயே பெரிதும் பயன்படுகின்றன. சீருந்த், வானூர்தி, விசைப்படகுகள் போன்ற ஊர்திகளுக்கு இவை மிகவும் தேவைப்படுகின்றன.

உள் எரி பொறிகள் வழக்கமாக இயற்கை வளிமம் அல்லது பாறை எண்ணெய்ப் பொருட்களாகிய பெட்ரோல், டீசல் எரிமம் எரிம எண்ணெய் போன்றவற்றைப் பயன்படுத்துகின்றன. அமுக்கம் வழி எரிதல் நிகழும் பொறிகளில் உயிரிடீசலின் பயன்பாடும் வளர்ந்து வருகிறது தீமுளைவழி எரிதல் மூட்டப்படும் பொறிகளில் உயிரி எத்தனால், மெத்தனால், போன்ற புதுப்பிக்க முடிந்த எரிமங்கள் பயன்பாட்டில் வந்துள்ளன. புதைபடிவ எரிமத்தில் இருந்த்o அல்லது புதுப்பிக்க முடிந்த ஆற்றலில் இருந்தோ உர்வாக்கப்படும் நீரக வளிமமும் சிலவேளைகளில் பயன்படுவதுண்டு.

உறுப்புகள்

இந்த இயந்திரத்தில் ஓர் உருளை வடிவக் கொள்கலம் உள்ளது. இதற்கு உந்தறை என்று பெயர். இந்த உந்தறையின் உள்ளே அதன் உள் விட்டத்தில் மிகவும் நெருக்கமாகப் பொருந்தி மேலும் கீழுமாக நகரக் கூடிய வட்டத் தட்டு ஒன்று உண்டு இதற்கு உந்துத் தட்டு என்று பெயர். இந்த உந்துத் தட்டோடு இணைக்கப்பட்ட தண்டு ஒன்று நடுவே உண்டு. இந்த தண்டை, உந்து தண்டு, அல்லது மேலும் கீழுமாக உலவி வருவதால் உலக்கை என வழங்குவதுண்டு. இத்தண்டு பொருத்திய வட்டத் தட்டும் நடுத்தண்டும் சேர்ந்து உந்துலக்கை என்று பெயர் பெறுகின்றது.

நான்கு இயங்கு நிலைகள்

இயங்கு நிலை 1: உட்கொள் வீச்சு (Intake Stroke)

உள்ளே வளிமமும் சிறிது காற்றும் கலந்து பாய்வதற்கு வழி ஒன்று உள்ளது. உந்தி நகர்ந்து உந்தறையில் இடம் பெரியதாகி விரிவடையும்போது, வளிமமும், காற்றும் உந்தறைக்குள்ளே இழுக்கப்பட்டு உள்நுழையும். இதற்கு உட்கொள் வீச்சு என்று பெயர்.

இயங்கு நிலை 2: அமுக்க வீச்சு (Compression Stroke)

அடுத்ததாக, உந்தி உந்தறைக்குள் நகர்ந்து வளிமம் உள்ள இடத்தைச் சுருக்குவதால், உள்ளிருக்கும் வளி மம் வெகுவாக அமுக்கப்பட்டு அழுத்தம் கூடுகின்றது. எனவே இதற்கு அமுக்க வீச்சு என்று பெயர்.

இயங்கு நிலை 3: திறன் வீச்சு (Power Stroke)

இவ்வாறு எரிவளிமம் அழுத்தப்படும் பொழுது, ஓரளவுக்கு மேல் அழுத்தம் மீறினால், இவ்வளிமம் சட்டென்று தீப்பற்றி எரியத் தொடங்கும். அப்படி எரியத்தொடங்கும் வளிமம் விரிவடையத் தொடங்குகிறது. அப்பொழுது உந்தியை வலுவாய் தள்ளி தன் இடத்தை விரிவடையச் செய்யும். இதுதான் திறன் தரும் வீச்சு.

இயங்கு நிலை 4: கழிவகற்றும் வீச்சு (Exhaust Stroke)

வளிமம் எரிந்தவுடன், அதிலுள்ள ஆற்றல் ஒடுங்கிவிடும், எனவே, எரிந்து மீதமுள்ள கழிவு வளிமங்களை (இவை இன்னமும் சூடாக இருக்கும்) உந்தி நகர்ந்து அமுக்கி உந்தறையோடு இணைக்கப்பட்ட ஒரு கழிவாய் குழாயின் வழியாக வெளியேற்றிவிடும். இதுதான் கழிவகற்றும் வீச்சு அல்லது வெளியேற்றும் வீச்சு ஆகும்.

இப்படியாக இந்த நான்கு வீச்சுகளில், உந்தி ஒன்று உந்தறையில் மேலும் கீழுமாக ஊடாடச் செய்து, இந்த உந்தியின் மேலும் கீழுமான ஊடாட்டத்தை சுழல் நகர்ச்சியாக மாற்றி, இப்பொறியை வண்டிகளில் பொருத்தி அவற்றை இயக்கப் பயன்படுத்தி இருக்கிறார்கள்.

மேற்கண்ட நான்கு இயங்கு நிலைகளில் திறன் தரும் வீச்சில் எரிபொருளைப் பயன்படுத்தி பிறப்பிக்கப்படும் ஆற்றலை வைத்தே மற்றைய மூன்று இயங்கு நிலைகளும் நடைபெறுகின்றன.

இதன் இயக்கத்தைப் வலப்பக்க படத்தில் காணலாம்.

வீச்சு உள் எரி பொறி இயக்கம். வளிமம் அமுக்கியதும், எரிவதையும், விரிவடைவதையும் காணலாம். மேலும் வளிமம் உள்ளே இழுக்கப்படுவதும், எரிந்தபின் வெளியே உந்தித் தள்ளப்படுவதும் காணலாம்

உள்ளெரி பொறியின் வரலாறு

முதல் முதலாக ஆக்கப்பட்ட உள்ளெரி பொறிகளில், வளிமத்தை அமுக்கி எரியச் செய்யவில்லை. இதுதான் தற்கால உள்ளெரி பொறிக்கும், முன்னர் இருந்த பொறிகளுக்கும் உள்ள தலையாய வேறுபாடு. உள் எரி பொறியின் வளர்ச்சி தொடர்பான நிகழ்ச்சிகள் கீழே தரப்படுகின்றன.பல்வேறு அறிவியலாளர்களும் பொறியாளர்களும் உள் எரி பொறியினை உருவாக்க பங்களிப்புகள் செய்துள்ளனர்.

1509: இலியொர்னாதோ தா வின்சி வளிம அமுக்கம் இல்லாத ஒரு பொறியைப் பற்றி படத்தில் விளக்கி இருக்கிறார்.
1673: கிறித்தியான் ஐகன்சு வளிம அமுக்க அழுத்தம் இல்லாத ஒரு எந்திரத்தைப்பற்றி விளக்கி இருக்கிறார்.
1780களில் அலெக்சான்றோ வோல்ட்டா என்னும் இத்தாலியர் மின்பொறியினால் ஐதிரசனும் (நீரகமும்) காற்றும் கலந்த வளிமக்கலவையை வெடிக்கச் செய்து, ஓருந்தியைத் தள்ளுமாறு ஒரு விளையாட்டுத் துப்பாக்கி செய்தார். இத்துப்பாக்கியில் இருந்து அம்புபோல் பாய்ந்தது ஒரு தக்கை.
17வது நூற்றாண்டு: ஆங்கிலேயராகிய சர். சாமுவேல் மோர்லாந்து என்பார் துப்பாக்கி வெடிமருந்தைப் பயன்படுத்தி நீரிறைக்கும் இறைப்பி செய்தார்.
1791: ஜான் பார்பர் சுழலி ஒன்றை உருவாக்கியுள்ளார்.
1794: தாமசு மீடு வளிமப் பொறி ஒன்றுக்குக் காப்புரிமம் வாங்கியுள்ளார்.
1794: இராபர்ட்டு சுட்ரீட்டு (Robert Street) வளிம அமுக்கம் இல்லாத ஒருபொறியைச் செய்துள்ளார். இது தன் முதலில் நீர்ம வடிவில் எரிமத்தை பயன்படுத்தியது. இது ஏறத்தாழ ஒரு நூற்றாண்டுக்கு வழக்கில் இருந்தது.
1798: ஜான் சுட்டீவன்சு முதல் அமெரிக்க உள் எரி பொறியை கட்டியமைத்துள்ளார்.
1807: சுவீடியப் பொறியாளர் பிரான்குவாயிசு ஐசக் தெ இரிவாசு மின்பற்று முளையுடன் ஓர் உள் எரி பொறியை வடிவமைத்துள்ளார்.
1823: சாமுவேல் பிரவுன் என்பார் வளிம அமுக்கம் இல்லாத ஒரு பொறியை வடிவமைத்து அதற்கு ஒரு காப்புரிமமும் (patent) பெற்றுள்ளார்.
1824: சாடி கார்னோ என்னும் பிரெஞ்சு அறிஞர் வெப்ப இயக்கவியலின் அடிப்படையை நிறுவினார். பொறி திறம்பட இயங்க வளிமம் அமுக்கப்பட வேண்டியத் தேவையை இவருடைய கோட்பாடுகள் தெளிவாகவும் வலுவாகவும் உணர்த்தின.
1826 ஏப்ரல் 1: அமெரிக்கராகிய சாமுவேல் மோரி (Samuel Morey) வளிம அமுக்கம் இல்லாத ஒரு பொறிக்குக் காப்புரிமம் பெற்றார்.
1838: ஆங்கிலேய இயற்றுநர் (inventor) வில்லியம் பார்னெட் அவர்கள் பெற்ற காப்புரிமத்தில்தான் முதல் முதலாக வளிம அ முக்க முறையைப் பயன்படுத்தியதாகத் தெரிகின்றது. இதற்குப் போதிய பயன்பாடு இருந்ததா எனத் தெரியவில்லை.

In 1854 in the UK, the Italian inventors Eugenio Barsanti and Felice Matteucci tried to patent "Obtaining motive power by the explosion of gases", although the application did not progress to the granted stage.^[3]

1854: இத்தாலியர்கள் யூகெனியோ பார்சாந்தி (Eugenio Barsanti) என்பவரும் வெலிசே மட்டேயுச்சி (Felice Matteucci ) என்பாரும் முதன்முதலாக நல்ல திறனோடு இயங்கும் செயல்வழி உள்ளெரி பொறியைச் செய்து இலண்டனில் காப்புரிமம் (எண்: 1072) பெற்றார்கள். ஆனால் இது பெருவாரியாகச் செய்யபடவில்லை.
1860: ழீன் யோசப்பு எட்டியென் இலெனுவா (1822 - 1900) (Jean Joseph Etienne Lenoir) நீராவிப் பொறியைப் பெரிதும் ஒத்திருந்த வளிம எரிம உள்ளெரி பொறியைச் செய்தார். இதுவே பேரளவு எண்ணிக்கையில் செய்யப்பட்ட உள்ளெரி பொறி என்று கூறப்படுகிறது.
1862: நிக்கோலசு ஆட்டோ (Nikolaus Otto) வளிம அமுக்கம் இல்லாத ஓர் உள்ளெரி பொறியைச் செய்தார். இது திறன் மிக்கதாக இருக்கவே பேரளவில் வரவேற்பு பெற்றது.
1864: நிக்கோலசு ஆட்டோ முதல் வளிமண்டல வளிமப் பொறிக்குக் காப்புரிமம் வாங்கியுள்ளார்.
1870: வியன்னா நகரில் சீக்பிரீடு மார்க்கசு (Siegfried Marcus) அவர்கள் முதன் முதலாக நகர வல்ல உள்ளெரி பொறியை ஒரு கட்டை வண்டியில் பொருத்திச் செய்தார்.
1872: George Brayton எனும் அமெரிக்கர் ம்தல் வணிகவியலான நீர்ம எரிம உள் எரி பொறியைப் புனைந்தார்.
1876: நிக்கலோசு ஓட்டோ (Nikolaus Otto), கோட்லீபு டைம்லர் (Gottlieb Daimler) வில்லெம் மேபாக் (Wilhelm Maybach) ஆகியவர்களோடு கூட்டாக உழைத்து, நடப்பில் பயன்படக்கூடிய அமுக்க ஊட்ட 4-வீச்சு (இதற்கு ஓட்டோ சுழற்சி என்று பெயர்) கொண்ட டீசல்பொறியைப் படைத்தார். செருமானிய அறமன்றங்கள் இதன் பல தன்மைகளை ஒப்புக்கொள்ளாததால், உள்ளறையில் வளிமம் அமுக்குதல் பொதுமையாகிவிட்டது.
1879: கார்ல் பென்சு (Karl Benz) தானே தனியே உழைத்து ஓட்டோ அவர்களுடைய 4-வீச்சு பொறியின் அடிப்படியில் ஒரு புதிய 2-வீச்சு பொறியைக் கண்டுபிடித்து அதற்கு காப்புரிமம் பெற்றார். பின்னர் பென்சு 4-வீச்சு எந்திரம் செய்து அவருடைய தானூர்திகளில் பொருத்தினார். இதுவே முதன் முதலாக வணிகவியலாகச் செய்யப்பட்ட தானூர்தி ஆகும்.
1892: ரூடோல்வ் டீசல் (Rudolf Diesel) அவர்கள் முதல் அமுக்க ஊட்ட அமுக்க எரிதல் டீசல் எந்திரத்தைக் கண்டுபிடித்தார்.
1893 பிப்ரவரி 23: ரூடோல்வ் டீசல் தன் ஆக்கத்திற்கு காப்புரிமம் பெறுகிறார்.
1900: ரூடோல்வ் டீசல் உலக கண்காட்சியில் தான் ஆக்கிய டீசல் எந்திரத்தைக் கடலை எண்ணெய் கொண்டு ஓட்டிக் காட்டுகிறார்.
1926: இராபர்ட் கோடார்டு ம்தல் நீர்ம எரிம ஏவூர்தியை வானில் ஏவினார்.
1939: கெய்ன்கல் கே (Heinkel He) 178உலகின் முதல் தாரை வானூர்தியானது.

வான்கேல் பொறிகள்

மேற்கோள்கள்

பாஸ்கரன் சூசைதாசன். 1999. மோட்டார் வாகனங்களும் தொழில் நுட்பமும். நுட்பம் (சஞ்சிகை).

வெளி இணைப்புகள்

How a car engine works - விளக்க நிகழ்படம்

[1]

[2]

[3]

Search