یکی از انواع موتورهای احتراق داخلی، موتور دیزل است که در آن، سوخت، در اثر فشرده‌سازی هوا در محفظه احتراق مشتعل می‌شود. موتور دیزل، به دلیل کارایی بالا، راندمان سوخت خوب، عمر طولانی و بسیاری ویژگی‌ها و مزایای دیگر، در بسیاری از صنایع نیز مورد استفاده قرار می‌گیرد. به دلیل اهمیت موتور دیزل در بسیاری از کاربرد‌ها، در این مطلب، شما را با اصول کلی و نحوه عملکرد موتور دیزل و اینکه موتور دیزل چگونه کار می‌کند و بسیاری موارد دیگر آشنا خواهیم کرد.
موتور دیزل چگونه کار می کند؟
به طور کلی، برای دانستن اینکه موتور دیزل چگونه کار می کند، باید اصول عملکرد موتورهای دیزل را که شامل مراحل زیر است بدانیم:
مکش
اولین مرحله در عملکرد موتور دیزل، مکش است که در آن، پیستون از نقطه بالایی به سمت پایین حرکت می‌کند و در نهایت، موجب خلأدر سیلندر خواهد شد. به این ترتیب، هوا و مقدار کمی از سوخت توسط منیفولد ورودی به داخل سیلندر کشیده می‌شوند. از آن جایی که موتور دیزل دارای فشار هوای کافی در سیلندر برای احتراق سوخت بدون جرقه است، به جای استفاده از شمع جرقه در موتور دیزل، از فشار هوا برای اشتعال سوخت استفاده می‌شود.
تراکم
در این مرحله از عملکرد موتور دیزل، هوا به اندازه لازم داغ می‌شود تا سوخت دیزل بدون نیاز به جرقه مشتعل شود. این مرحله زمانی آغاز می‌شود که، پیستون به بالا حرکت کند و هوا را در محفظه احتراق فشرده کند. زمانی که پیستون به بالاترین نقطه خود برسد، مرحله تراکم به پایان می‌رسد و دمای بالا موجب می‌شود سوخت دیزل، به شکل خودکار مشتعل گردد. این مرحله، یکی از مراحل مهم در اصول عملکرد موتور دیزل است.
احتراق
در این مرحله از عملکرد موتور دیزل، سوخت به محفظه احتراق تزریق و با هوای فشرده شده ترکیب می‌شود. در نتیجه، این ترکیب به سرعت می‌سوزد و موجب تولید فشار و دمای بالا خواهد شد. فشار و دمای بالای تولید شده، موجب حرکت پیستون به سمت پایین می‌شود و در نتیجه این حرکت، انرژی مکانیکی تولید می‌گردد که می‌توان از آن، برای چرخش محور موتور استفاده کرد.
تخلیه
در آخرین مرحله از عملکرد موتور دیزلی، پیستون از نقطه بالایی به پایین حرکت می‌کند و به دلیل باز بودن سوپاپ خروج، گاز‌های احتراق شده از سیلندر خارج می‌شوند. خروج گاز‌ها از سیلندر تا زمانی ادامه دارد که فشار آن‌ها با فشار محیط برابر شود. در این شرایط، سوپاپ بسته می‌شود و مرحله تخلیه نیز به پایان می‌رسد. از آن جایی که خروج گاز‌های احتراق شده از سیلندر موجب کاهش دما و فشار می‌شود، می‌توان این مرحله را یکی از مهم‌ترین مراحل در عملکرد موتور دیزل دانست.
تفاوت موتور دیزلی با موتور بنزینی
از مواردمهم دیگر برای دانستن این که موتور دیزل چگونه کار می کند این است که، موتورهای دیزلی و موتورهای بنزینی با وجود تمام شباهت‌ها، دارای تفاوت‌هایی نیز هستند که در ادامه، به برخی از آن‌ها اشاره می‌کنیم:
- تفاوت در مقدار مصرف که موتور بنزینی، سوخت و هوا را به داخل محفظه احتراق می‌برد، در حالی که موتور دیزلی فقط هوا را به داخل می‌کشاند.
- تفاوت در فشرده‌سازی و قدرت که در موتور بنزینی، از شمع برای احتراق و مخلوط سوخت و هوا استفاده می‌شود، ولی در موتور دیزلی، نزدیک شدن پیستون به بالای خط تراکم سوخت و هوا آن را فشرده می‌کند و موجب داغ شدن پیستون خواهد شد.
- تفاوت در بدنه دریچه گاز که موتورهای دیزلی بر خلاف موتورهای بنزینی، مجهز به آن نیستند.
- تفاوت در وزن که موتورهای دیزلی وزن سنگین‌تری نسبت به موتورهای بنزینی دارند.
- تفاوت در سرعت که موتور بنزینی سرعت بیشتری در برابر موتور دیزلی دارد.
فرآیند احتراق در موتورهای دیزلی
همان طور که در نحوه عملکرد موتور دیزل و مراحل آن برای دانستن این که موتور دیزل چگونه کار می کند گفته شد، فرآیند احتراق یکی از مراحل بسیار مهم در موتورهای دیزلی است که در آن، قبل از این که پیستون به بالاترین نقطه برسد، انژکتور، سوخت دیزل را به داخل سیلندر پاشش می‌کند. سوخت وارد شده، به دلیل دمای بالای هوای فشرده شده، به طور خودکار مشتعل می‌شود.
این احتراق، موجب افزایش ناگهانی فشار در سیلندر خواهد شد و در آخر پیستون را به پایین می راند. این حرکت پیستون به پایین نیرویی را ایجاد می‌کند که از طریق میله‌های اتصال به میل لنگ منتقل می‌شود و آن را به حرکت در می‌آورد. روند این فرآیند، خود اشتعالی است و بر خلاف موتورهای بنزینی، نیازی به جرقه ندارد.
مزایا و معایب موتورهای دیزلی
پس از دانستن اینکه موتور دیزل چگونه کار می کند، باید بدانیم که موتورهای دیزلی دارای مزایا و معایب مختلفی هستند. در ادامه، به بیان مزایا و معایب موتورهای دیزلی می‌پردازیم:
مزایا
- طول عمر بالا در صورت پیاده‌سازی یک سیستم سرویس و نگهداری دیزل ژنراتور درست و طبق برنامه
- ارزان بودن سوخت مصرفی در مقایسه با بنزین
- کم خطر بودن موتور دیزل در برابر آتش سوزی به دلیل وجود تجهیزات جرقه زنی و اشتعال
- ایجاد گشتاور بالا با دور کم و مصرف سوخت پایین
- بالا بودن راندمان حرارتی
- آلایندگی کمتر نسبت به موتورهای بنزینی
معایب
- گران بودن موتور دیزل و قطعات آن
- حساس بودن بالای سیستم سوخت‌رسانی
- بزرگ بودن ساختمان کلی موتور دیزل
- لرزش و کوبیدن زیاد موجود در موتور دیزل
سیستم روانکاری و خنک‌کننده موتور دیزل
یکی از سیستم‌های موجود در موتور دیزل، سیستم روانکاری است که وظیفه آن، روغن کاری با استفاده از یک روغن تمیز و روانکاری در فشار خاص است. این کار، با هدف تشکیل یک لایه روغن بین دو سطح به منظور جلوگیری از اصطکاک خشک و کاهش مقاومت در برابر اصطکاک، کاهش سایش و قدرت مکانیکی انجام خواهد شد.
یکی دیگر از سیستم‌های مهم موجود در موتورهای دیزلی نیز سیستم خنک‌کننده آن است که وظیفه خنک کردن مایعی که از آن عبور می‌کند را بر عهده دارد. این مایع، حرارت را از موتور و قسمت‌های داغ جذب می‌کند و به رادیاتور انتقال می‌دهد. پس از آن، رادیاتور توسط یک فن، حرارت را از مایع خنک‌کننده خارج می‌کند.
نحوه تأمین سوخت و پاشش آن در سیلندر
به طور کلی، تأمین سوخت در موتورهای احتراقی مانند موتور دیزلی، نیاز به یک سیستم سوخت‌رسانی دارد تا سوخت را به محفظه‌های احتراق موتور یا سیلندر تزریق کند. فرآیند پاشش سوخت در سیلندر نیز در دو نوع مختلف صورت می‌گیرد که عبارتند از:
- پاشش سوخت مستقیم که رایج‌ترین نوع پاشش سوخت در موتور دیزلی است و در آن، سوخت به شکل مستقیم به داخل محفظه احتراق تزریق خواهد شد.
- پاشش سوخت غیر مستقیم که در آن، سوخت در محفظه‌ای جداگانه یا در دریچه هوای ورودی تزریق خواهد شد.
جمع بندی
در این مقاله متوجه شدیم که موتور دیزل چگونه کار می کند. همانطور که در فوق بیان شد، موتور دیزل با استفاده از احتراق فشاری کار می‌کند. در این نوع موتور، هوا به داخل سیلندر وارد شده و فشرده می‌شود، که این فشرده‌سازی باعث افزایش دمای هوا می‌شود. سپس سوخت دیزل به داخل سیلندر پاشیده می‌شود و به دلیل دمای بالا، خود به خود مشتعل می‌شود.
این فرآیند باعث حرکت پیستون‌ها و در نتیجه تولید نیروی مکانیکی می‌شود. موتور دیزل به دلیل کارایی بالاتر و مصرف سوخت کمتر نسبت به موتورهای بنزینی، در کاربردهای سنگین مانند کامیون‌ها و ماشین‌آلات صنعتی بیشتر استفاده می‌شود.
سوالات متداول
- موتور دیزل چگونه کار می کند؟
موتور دیزل با فشرده‌سازی هوا داخل سیلندر و ایجاد دمای بالا، سوخت دیزل را مشتعل می‌کند و این فرآیند باعث حرکت پیستون‌ها و تولید نیروی مکانیکی می‌شود. - چه تفاوتی بین موتور دیزل و موتور بنزینی وجود دارد؟
موتور دیزل از احتراق فشاری استفاده می‌کند، در حالی که موتور بنزینی از جرقه برای احتراق استفاده می‌کند. موتور دیزل مصرف سوخت کمتری دارد و کارایی بیشتری در بارهای سنگین نشان می‌دهد. - مزایای موتور دیزل چیست؟
موتور دیزل دارای کارایی بالا، مصرف سوخت کمتر و طول عمر بیشتر است و برای کاربردهای سنگین مانند کامیون‌ها و ماشین‌آلات صنعتی مناسب‌تر است.