نحوه عملکرد موتورهای دیزلی

موتورهای دیزلی قلب تپنده وسایل نقلیه بزرگی مانند کامیون ها، قطارها، کشتی ها و زیردریایی ها هستند. در واقع، موتورهای دیزلی شباهت زیادی به موتورهای بنزینی دارند، با این تفاوت که نیروی بیشتری تولید می کنند، مصرف کمتری دارند و کارشان را به روشی دیگر انجام می دهند. بیاید با هم نگاه دقیق تری به این موتورها بیندازیم!

موتورهای دیزلی

موتورهای دیزلی نیز مانند موتوهای بنزینی از نوع موتورهای احتراقی درون سوز هستند. موتور احتراقی درون سوز به معنای این است که سوخت در داخل بخش اصلی موتور (سیلندرها) می سوزد و نیرو در آن جا تولید می شود. این گونه موتورها با موتورهای احتراق خارجی، مانند موتورهایی که در لوکوموتیوهای بخار قدیمی مورد استفاده قرار می گرفت، فرق های زیادی دارند. در موتورهای بخار، یک آتش بزرگ در یک طرف یک بویلر قرار دارد و به آب حرارت داده و آن را به بخار تبدیل می کند. بخار در داخل لوله هایی به حرکت در می آید و در آن سوی بویلر به یک سیلندر می رسد. در داخل این سیلندر، پیستون به عقب و جلو حرکت می کند و باعث به حرکت در آمدن چرخ ها می شود. این موتور، یک موتور احتراق خارجی است چون آتش در بیرون سیلندر قرار دارد (حدود ۶ تا ۷ متر دورتر)، اما در یک موتور بنزینی یا دیزلی، سوخت در داخل سیلندرها سوزانده می شود. احتراق درونی انرژی کمتری هدر می دهد چون حرارت مجبور نیست از محلی که تولید می شود به طرف سیلندر حرکت کند. در واقع، همه اتفاق ها در یک محل می افتد و درست به همین خاطر است که موتورهای احتراق درونی کم مصرف تر هستند و با یک میزان معین از سوخت ، انرژی بیشتری تولید می کنند.

همان طور که گفته شد، موتورهای بنزینی و موتورهای دیزلی، هر دو درون سوز هستند ولی قدری متفاوت با یکدیگر کار می کنند. در موتور بنزینی، سوخت و هوا به درون یک سیلندرهای کوچک فلزی تزریق می شوند. یک پیستون این مخلوط را فشرده و آماده انفجار می کند، سپس یک جرقه الکتریکی کوچک که توسط شمع ایجاد می شود، باعث آتش گرفتن سوخت می شود. انفجار مخلوط بنزین و هوا، نیرویی تولید می کند که پیستون را در داخل سیلندر به پایین می راند و از طریق میل لنگ و گیربکس به چرخ ها منتقل می شود.

سوخت دیزل چیست؟

سوخت دیزل اصطلاح گسترده ای است. این اصطلاح به نوعی از سوخت اشاره دارد که به جای اشتعال توسط یک شمع، تحت فشار مشتعل می شود که به آن احتراق سوخت می گویند. سوخت دیزل یا گازوئیل مانند بنزین معمولاً از نفت خام استخراج می شود، ولی پروسه پالایش آن در مقایسه با بنزین متفاوت است. به دلیل همین پروسه متفاوت سوخت دیزل در مقایسه با بنزین، اصالت نفتی بیشتری دارد.

این روزها در کشورهای پیشرفته سوخت دیزل از منابع مختلفی استخراج می شود که مهم ترین نمونه آن، بیودیزل است که از روغن گیاهی تولید می گردد. سوخت دیزل بسیار پایدار بوده، نگهداری آن راحت است و کیت هایی وجود دارند که به کمک آن می توانید بیودیزل مصرفی خود را داخل خانه تولید کنید.

انواع موتورهای دیزلی و حالت های موتور چهار زمانه

دو نوع از موتورهای دیزلی وجود دارد: دو زمانه و چهار زمانه. اکثر موتورهای دیزلی به طور کلی از چرخه چهار زمانه استفاده می کنند و برخی از موتورهای بزرگتر با چرخه دو زمانه عمل می کنند.

تنفس (مکش) در موتورهای دیزلی

با حرکت پیستون از بالاترین مکان خود(نقطه مرگ بالا) به سمت پایین ترین مکان خود(نقطه مرگ پایین)، حجم داخل فضای بسته سیلندر افزایش یافته و خلا نسبی ایجاد میشود. بر اثر اختلاف فشار میان هوای جو و فضای داخل سیلندر، هوا وارد سیلندر می گردد. در این حالت میل لنگ 180 درجه گردش کرده به دلیل اینکه سوپاپ ورودی باز است و فشار داخل سیلندر در این مرحله حدود 0.8 الی 0.95 در دمای حدود 30 الی 50 درجه سانتی گراد می باشد.

زمان تراکم (کمپرس) در موتورهای دیزلی

حرکت پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا در حالی که سوپاپ هوا و سوپاپ تخلیه هردو بسته اند آغاز می شود. پس از آن میلنگ به طرف بالا حرکت کرده و هوای داخل سیلندر متراکم میشود. افزایش حرارت هوا بر اثر تراکم داخل سلیندر 600 درجه سانتی گراد و فشار حدود 40 اتمسفر میباشد.

احتراق در موتورهای دیزلی

در این حالت سوخت (گازوئیل) توسط انژکتور (سوخت پاش) به صورت پودر به درون هوای فشرده و داغ سیلندر پاشیده میشود و ذرات سوخت بر اثر این درجه حرارت محترق میشود. در این مرحله هر دو سوپاپ بسته میشود. تنها مرحله کار مفید در موتور این مرحله است که میلنگ حدود 180 درجه گردش پیدا کرده است.

تخلیه در موتورهای دیزلی

در این مرحله با بالا امدن پیستون به سمت بالای سیلندر سوپاپ خروجی (تخلیه) باز میشود و به گازهای محترق شده اجازه ترک سیلندر را میدهد و میلنگ نیز 180 درجه گردش پیدا میکند. پس از تخلیه دودها، پیستون به سمت نقطه مرگ پایین تغییر جهت داده و دور جدیدی آغاز میشود.

یک موتور دیزلی چگونه کار می کند؟

یک موتور دیزلی تفاوت های زیادی با یک موتور بنزینی دارد. اساس کار هر دو موتور یکی است، جایی که یک انفجار داخل سیلندر موتور پیستون ها را به حرکت درآورده و یک ضربه قوی ایجاد می کند. این که این ضربه قوی چگونه به دست می آید، در این دو موتور کاملاً از هم متفاوت می باشد.

در حالی که انفجار ایجاد شده داخل موتور بنزینی از شمع کمک می گیرد، موتورهای دیزلی پروسه متفاوتی دارند. آن ها به قطعه ای به نام شمع مجهز نیستند و کاملاً روی پروسه ای به نام فشرده سازی متکی می باشند. در یک موتور بنزینی، ضریب کمپرس در حالت طبیعی چیزی بین ۸:۱ تا ۱۰:۱ است، بدین معنی که حجم هوا و سوخت داخل سیلندر به یک هشتم یا یک دهم حجم اصلی خود فشرده می شود. در یک موتور دیزلی، این میزان فشرده سازی تقریباً دو برابر است. سوخت دیزل و ترکیب هوا ضریب کمپرسی بین ۱۴:۱ تا ۲۲:۱ دارند.

این موضوع چرا اهمیت دارد؟ علت آن این است که انفجار داخل سیلندر صرفاً به دلیل فشار فوق العاده بالای سوخت اتفاق می افتد. سوخت دیزل زمانی که در معرض شعله یا جرقه شمع قرار می گیرد نمی سوزد، ولی قدرت بسیار زیادی به هنگام انفجار به خاطر فشرده سازی می تواند از خود تولید کند.

تزریق سوخت در موتورهای دیزلی

به دلیل غلیظ تر و روغنی بود، اتمیزه کرده و اسپری کردن سوخت دیزل به داخل سیلندر سخت تر است. به همین دلیل، سوخت دیزل در بالاترین نقطه فشرده سازی به داخل سیلندر تزریق می شود. این بدین معنی می باشد که سیستم انژکتور موتور دیزلی به فشار فوق العاده زیادی برای تزریق سوخت به داخل سیلندر نیاز دارد. موتورهای دیزلی معمولاً دو پمپ سوخت دارند؛ یک پمپ که وظیفه اش انتقال سوخت از باک به محفظه موتور می باشد و یک پمپ انژکتور فشار بالا که فشار داخل انژکتورها را زیاد می کند.

مزایای تکنولوژی دیزلی مدرن

تکنولوژی های جدید موجود در بازار، از جمله سیستم تزریق سوخت دیزل CRD و فیلترهای ذرات دیزل، بدین معنی هستند که موتورهای دیزل مدرن بسیار بی سروصداتر و پاکیزه تر از همیشه شده اند. بوی بسیار بد و صدای زیادی که موتورهای دیزلی قدیمی هنگام کار تولید می کردند دیگر از یادها رفته و راندمان بسیار خوب مصرف سوخت این نوع موتورها دوباره سبب افزایش محبوبیت آن ها شده اند.

مشکلات احتمالی سوخت دیزل

داشتن یک خودروی دیزلی معمولاً مشکلات خاص خود را به همراه دارد. هنگامی که با چنین خودرویی در آب و هوای سرد زیر صفر درجه بخواهید رانندگی کنید، سوخت دیزلی حالتی ژله مانند پیدا می کند و همین، مشکلات زیادی مخصوصاً به هنگام روشن کردن خودرو ایجاد خواهد کرد. این مشکل را شرکت های خودروساز با سیستم ویژه که سوخت را داخل باک گرم می کند حل کرده اند، ولی همچنان گاهی اوقات سبب ایجاد دردسر می شود. از آن جایی که در کشوری مانند ایران خودروهای دیزلی هنوز محبوبیت خیلی زیادی پیدا نکرده اند، مخصوصاً در مناطق شهری پیدا کردن پمپ بنزینی که گازوئیل هم ارائه می کند می تواند چالشی بزرگ باشد. همچنین کیفیت پایین گازوئیل موجود در ایران یکی دیگر از مشکلات بزرگ استفاده از خودروهای دیزلی داخل کشورمان است.

مشکلات معمول موتورهای دیزلی

مشکلات احتراق آب زمانی که سوخت دیزل حاوی بخار آب است، این موضوع می تواند تأثیر زیادی روی عملکردش بگذارد. موتورهای دیزلی به یک فیلتر به نام جدا کننده سوخت و آب مجهز هستند که به سرویس منظم نیاز دارد و معمولاً مالکان خودروهای دیزلی توجه زیادی به آن نمی کنند. تعمیر و نگهداری موتورهای دیزلی به طور کلی گران تر از موتورهای بنزینی می باشد. یکی دیگر از مشکلات رایج میان موتورهای دیزلی شرکت های خودروسازی مختلف واشر سرسیلندر است. از آن جایی که داخل سیلندرهای موتور دیزلی فشار بسیار زیادی وجود دارد، واشر سرسیلندر موتورهای دیزلی بیشتر مستعد خراب شدن است. رسیدگی و سرویس منظم موتور دیزلی و همچنین تشخیص مشکلات به محض بروز علائم بدون شک می تواند شما را از پرداخت هزینه های تعمیرات گزاف موتورهای دیزلی معاف کند.

تفاوت موترهای دیزلی و موتورها بنزینی

یک موتور دیزلی فقط هوا را میگیرد و آنرا متراکم میکند و سپس سوخت را به داخل هوای متراکم انتقال میدهد اما موتورهای بنزینی مخلوط هوا و گاز را مکش میکند و آن را متراکم میکند و سپس مخلوط را با جرقه مشتعل میکند.موتورهای بنزینی هوا و سوخت را قبل از ورود به داخل سیلندر مخلوط میکند که معمولا از کاربراتور استفاده میکنند اما موتورهای دیزل سوخت را مستقیم به داخل سیلندر می پاشند و گاها از ترزیق سوخت مستقیم استفاده میکنند.موتورهای دیزل شمع ندارند و آنها هوا را مکش میکنند سپس آنرا متراکم میکنند و سوخت را به داخل محفظه احتراق تزریق میکنند و گرمای حاصل از متراکم شدن هوا موجب سوخت در یک موتور دیزل میشود.

موتور دورانی یا وانکل چیست و چگونه کار می کند؟