بسیاری از خودروهای آفرود، شاسی‌بلند و سنگین از موتور دیزلی به‌جای موتور بنزینی استفاده می‌کنند. موتور دیزلی نوعی موتور درون‌سوز است که در مقایسه با موتور بنزینی، سوخت کمتر و قدرت بیشتری تولید می‌کند. موتور دیزلی همانند موتور بنزینی از طریق دو یا چهار مرحله انرژی شیمیایی سوخت را به انرژی حرکتی تبدیل می‌کند، ولی روش اجرای این مراحل کمی متفاوت با نسخه بنزینی است. پیش از بررسی موتور بنزینی، قطعات تشکیل‌دهنده و نحوه عملکرد آن، بد نیست نگاهی به تاریخچه تولید این موتور داشته باشیم.
نگاهی به منشأ پیدایش موتور دیزلی
همان‌طور که قبلاً گفته شد، موتور دیزلی نوعی موتور درون‌سوز (IC) است که از احتراق تراکمی برای تبدیل انرژی سوخت دیزلی به انرژی مکانیکی چرخشی استفاده می‌کند. اما منشأ پیدایش این موتور به چه زمان بازمی‌گردد؟
در سال ۱۸۹0، یک مخترع انگلیسی به نام آکروید استورات موفق به ساخت موتوری شد که در آن، ابتدا هوای خالص به درون سیلندر فرستاده و متراکم می‌شد. سپس سوخت به هوای متراکم تزریق شده و احتراق به‌وسیله یک لامپ الکتریکی یا روش مشابه در خارج از سیلندر صورت می‌گرفت. این موتور اگرچه سوخت را به انرژی حرکتی تبدیل می‌کرد، ولی بسیار کم‌فشار بود و کارایی چندانی نداشت. مدتی بعد در سال ۱۸۹۲، یک دکتر آلمانی به نام رودلف دیزل با الهام از چرخه کارنوت، حق اختراع موتوری را به ثبت رساند که در آن، ابتدا هوا متراکم شده و سپس به‌محض تزریق سوخت، عملیات اشتعال درون سیلندر اتفاق می‌افتد. این موتور نام مخترع اصلی، یعنی دیزل را به خود گرفت. بعدها در سال ۱۹۳0، مهندس آلمانی دیگری به نام رابرت بوش با تولید پمپ‌های سوخت‌پاش، موتور دیزلی را به تکامل و اطمینان کافی رساند. از آن زمان تاکنون موتورهای دیزلی مورد اصلاحات متعددی قرار گرفته‌اند، ولی تمام آن‌ها از اختراع دیزل و مراحل آن پیروی می‌کنند.
بد نیست بدانید نخستین سوخت به‌کاررفته در موتور دیزلی، روغن بادام‌زمینی بود و بعدها از سوخت دیزل استفاده شد. دلیل نام‌گذاری سوخت دیزل این بود که سوخت موردنظر برای راه‌اندازی موتورهای دیزلی مورداستفاده قرار می‌گرفت. به بیان بهتر تا پیش از اختراع موتور دیزلی، سوخت دیزل یک پسماند جانبی بی‌فایده ماحصل استخراج پارافین و نفت سفید از نفت خام بود. این محصول پسماند در نهایت در سال ۱۸۹۴ به‌عنوان «دیزل» نام‌گذاری شد.
موتور دیزلی چیست و چه تفاوتی با موتور بنزینی دارد؟
موتور دیزلی همانند موتور بنزینی، انرژی شیمیایی را به انرژی حرکتی تبدیل می‌کند. اما موتورهای دیزلی برخلاف موتورهای بنزینی، بدون نیاز به جرقه، ماده سوختی را شعله‌ور می‌سازند. موتورهای دیزلی قدرت و دوام بیشتری نسبت به موتورهای بنزینی داشته و در صنایع متعدد از جمله خودروسازی، کشتی‌سازی، هواپیماسازی، لوکوموتیو سازی، تجهیزات کشاورزی، تجهیزات ساخت‌وساز و… مورداستفاده قرار می‌گیرند. به طور خاص در صنعت خودروسازی باید گفت که موتورهای دیزلی معمولاً در محصولاتی به کار می‌رود که نیاز به قدرت بیشتری دارند. خودروهای آفرودی و شاسی‌بلند بزرگ علاوه بر نسخه بنزینی در نسخه‌های دیزلی یا هیبریدی (دیزل و برق) نیز عرضه می‌شوند و به سبب مزایایی همچون مصرف سوخت پایین و طول عمر بالای موتور، محبوبیت بسیاری به دست آورده‌اند. اما پیش از بررسی نحوه عملکرد این موتورها بد نیست با قطعات متعدد آن آشنا شوید.
اجزا و قطعات موتور دیزلی
یک موتور دیزلی شامل 5 مؤلفه اصلی زیر است.
– سیستم سوخت. سیستم سوخت شامل پمپ تزریق سوخت، پمپ بالابر، انژکتورها و لوله‌های سوخت‌رسانی و فیلترهای سوخت می‌شود.
– سیستم روانکاری موتور یا همان سیستم روغن‌کاری. سیستم روانکاری باعث اجرای روان موتور شده و از سایش و خوردگی قطعات متحرک آن جلوگیری می‌کند. سیستم روغن‌کاری از پمپ روغن و فیلترهای روغن جهت پالایش روغن، تشکیل شده است.
– سیستم خنک‌سازی موتور. این سیستم وظیفه تنظیم دما و خنک‌سازی موتور را بر عهده دارد. مایع خنک‌کننده معمولاً ترکیبی از آب مقطر، گلیکول و مواد افزودنی (جهت جلوگیری از سایش قطعات) است. برخی سیستم‌های خنک‌سازی شامل فیلتر خنک‌کننده و پمپ آب (همان پمپ خنک‌کننده) نیز می‌شوند. این پمپ مایع خنک‌کننده را به سمت موتور و بخش‌های دیگری همچون رادیاتور یا کولر هدایت می‌کند.
– سیستم اگزوز موتور. وظیفه این سیستم، خلاص‌شدن از دود ناشی از اشتعال است. سیستم اگزوز، دود حاصل از احتراق را از سیلندرها به سمت منیفولد اگزوز و سپس سیستم صداخفه‌کن اگزوز انتقال می‌دهد. این دود که در واقع گاز زائد حاصل از اشتعال است، از توربوشارژر رد می‌شود تا آن را در محلی که نصب شده، بچرخاند.
– توربوشارژ موتور. اکثر موتورها به فناوری توربو مجهز هستند. این وسیله با فشرده‌سازی هوای احتراق، موجب افزایش قدرت موتور می‌شود.
موتورهای دیزلی از صدها قطعه ساخته شده‌اند که بسیاری از آن‌ها با قطعات موجود در موتورهای بنزینی مشترک است. مهم‌ترین قطعات یک موتور دیزلی عبارت‌اند از بدنه یا همان بلوک موتور، پیستون، شاتون، میل‌لنگ، پمپ تزریق و سیستم کنترل موتور، انژکتورها (سوخت‌پاش‌ها)، سیلندر، سرسیلندر، سوپاپ، فیلترهای سوخت، فیلترهای هوا، فیلترهای روغن و معمولاً یک توربوشارژر.
حال که با قطعات دیزلی آشنا شدید، می‌توانید عملکرد موتور دیزلی را در ذهن خود به تصویر بکشید.
عملکرد موتور دیزلی چگونه است؟
موتور دیزلی نیز همانند موتور بنزنی، دارای دو نوع دو زمانه و چهارزمانه است. اما باتوجه‌به بهره‌وری بیشتر موتورهای چهارزمانه، تنها عملکرد این موتور و مراحل آن را در ادامه شرح می‌دهیم.
موتور دیزلی چهارزمانه شامل ۴ مرحله تنفس، تراکم، قدرت و تخلیه می‌شود. در مرحله تنفس، سوپاپ هوا باز می‌شود و پیستون از بالاترین مکان خود در سیلندر (نقطه مرگ بالا) به سمت پایین‌ترین مکان در سیلندر (نقطه مرگ پایین) حرکت می‌کند. در این هنگام، سوپاپ هوا بسته شده و هوا درون سیلندر حبس می‌شود.
در مرحله بعدی، یعنی تراکم، هم سوپاپ هوا و هم سوپاپ دود بسته هستند. پیستون از نقطه مرگ پایین به سمت بالا حرکت کرده و هوای حبس شده درون سیلندر را فشرده می‌سازد، به‌نحوی‌که هوا حدود ۱5 الی ۲0 برابر متراکم‌تر از حالت عادی می‌شود. در حین تراکم، فشار درون سیلندر بالا رفته و به دنبال آن، دمای هوای درون سیلندر نیز افزایش‌یافته و به حدود 600 درجه سانتی‌گراد می‌رسد. حالا هوای فشرده آماده تزریق سوخت است.
در مرحله سوم یعنی زمان قدرت، سوپاپ‌ها همچنان بسته هستند و سوخت به درون هوای متراکم و داغ درون سیلندر، پاشیده می‌شود. بدین ترتیب، سه عامل اصلی، یعنی اکسیژن، سوخت و گرما دست‌به‌دست هم داده و عمل اشتعال صورت می‌گیرد. فشار ناشی از اشتعال باعث راندن پیستون به سمت پایین سیلندر شده (نقطه مرگ پایین) و این حرکت از طریق شاتون به میل‌لنگ انتقال می‌یابد تا در نهایت حرکت دورانی حاصل شود.
پس از زمان قدرت، نوبت به مرحله چهارم یعنی تخلیه می‌رسد. با رسیدن پیستون به نقطه مرگ پایین در مرحله قبلی، سوپاپ تخلیه باز می‌شود تا دود حاصل از اشتعال به خارج از سیلندر راه پیدا کند. در این حین پیستون مجدداً به سمت بالا می‌آید تا دود به‌طورکلی از سیلندر خارج شده و شرایط برای باز شدن سوپاپ هوا و شروع مرحله تنفس مهیا شود.
پس از تخلیه دود و زمانی که پیستون در نقطه مرگ بالا قرار گرفت، سوپاپ هوا مجدداً باز شده و چرخه چهارزمانه موتور دیزلی از نو آغاز می‌شود.
جمع‌بندی
موتور دیزل به موتوری گفته می‌شود که بدون نیاز به ایجاد جرقه الکتریکی به‌وسیله شمع یا هر وسیله مشابه دیگری، عملیات اشتعال سوخت را انجام می‌دهد. گرمای موردنیاز برای اشتعال مخلوط سوخت و هوا نه از طریق جرقه، بلکه از طریق بالابردن دمای هوا در اثر متراکم‌سازی، تأمین می‌شود. موتورهای دیزلی در صنایع متعدد از جمله هوایی، خودروسازی، کشتی‌سازی و… مورداستفاده قرار می‌گیرند و در مقابل موتورهای بنزینی، قدرت بیشتر و مصرف سوخت کمتری دارند. در صورت رعایت استانداردها و استفاده از فیلترهای مناسب، موتورهای دیزلی آلایندگی کمتری نسبت به موتورهای بنزینی دارند. بااین‌حال، موتورهای دیزلی از پیچیدگی زیادی برخوردار بوده و هزینه نگهداری آن‌ها بالا است.
دیدگاهتان را بنویسید