ابزارینو |
یکی از موتورهای درون سوزی که از سالیان تقریباً دوری همچنان در کورس رقابت با موتورهای جدید قرار دارد، موتور دیزلی است. شاید خیلی از شما بپرسید موتور دیزلی چیست؟ در واقع این مطلب برای همین به نگارش درآمده تا پاسخی درخور این پرسش بدهد. موتورهای دیزلی، نوعی پیشرانه است که در فرایند خود به شیوه‌ای متفاوت از خواهرخوانده خود یعنی موتورهای بنزینی عمل می‌کند. آشنایی با موتور دیزل، شما را با تفاوت‌های این دو نیز آشنا خواهد کرد، هرچند در این مطلب قصد بررسی این تفاوت‌ها را نداریم چراکه در مطلبی با عنوان «هفت تفاوت موتور دیزلی و بنزینی» به این موضوع به‌صورت کامل پرداختیم و حالا می‌خواهیم یک بحث کاملاً تخصصی درباره اینکه «موتور دیزل چیست» انجام دهیم.
آنچه در این مطلب می‌خوانید:
دیزل چیست؟
این لغت به سه چیز اشاره دارد:
- یا به موتورهای دیزلی
- یا به رودولف دیزل مخترع آلمانی این موتور
- یا به انواع سوخت موتورهای دیزل مثل گازوئیل
در واقع واژه «دیزل» از نام رودولف دیزل مخترع نامدار آلمانی برگرفته شده است که ایده ساخت نوعی پیشرانه در سال 1986 در ذهنش شکل گرفت و توانست به این ایده در سال 1982 جامه عمل بپوشاند. در واقع او موفق به ساخت موتوری شد که امروزه به نام او یعنی دیزل معروف است. البته او، خود نقشی در این نام‌گذاری نداشت بلکه شاگردان و دوستدارانش این نام را به احترام وی روی چنین موتورهایی گذاشتند. هرچند نمونه‌های امروزی با آنچه رودولف دیزل طراحی کرد خیلی متفاوت است، اما سیکل کاری این موتورها بر اساس یک چیز است که در واقع مخترع آن رودولف بوده است. امروزه موتورهای دیزلی برای خیلی از وسایل استفاده می‌شود. حتی پیشرانه بسیاری از خودروهای دنیا نیز دیزلی است و همچنان بخش گسترده‌ای از تقاضای بازار به این نوع موتور اختصاص‌یافته است.
موتورهای دیزلی شمع ندارند، چراکه مرحله انفجار آن‌ها با تراکم بالای هوا و افزایش دمای آن اتفاق می‌افتد.
آشنایی با موتور دیزل و اجزای آن
این موتورها فرایندی مشابه موتورهای بنزینی دارند با این تفاوت که مرحله انفجار در این موتورها به‌وسیله شمع اتفاق نمی‌افتد بلکه با تراکم هوا رخ می‌دهد؛ بنابراین در پاسخ به افرادی که می‌پرسند آیا موتور دیزل شمع دارد؟ باید بگوییم خیر این موتورها فاقد شمع هستند و اتفاقاً یکی از مزایای آن‌ها همین عامل است. برای اینکه بدانید چرا موتور دیزل شمع ندارد، باید مراحلی که این موتور طی کرده تا حرکت در آن صورت بگیرد را بدانید. در موتورهای بنزینی وقتی پیستون به مرحله بالا مرگ نزدیک می‌شود، شمع جرقه‌ای تولید می‌کند که موجب انفجار مخلوط سوخت و هوا می‌شود، اما این اتفاق در موتور دیزل به این صورت است که وقتی پیستون به نقطه پایین مرگ می‌رسد، سوپاپ هوا باز شده و مقداری اکسیژن وارد پیستون می‌شود، با بسته‌شدن سوپاپ، پیستون به سمت بالا حرکت می‌کند و به‌قدری اکسیژن را متراکم می‌کند که هوای داخل پیستون بسیار داغ می‌شود. حتماً می‌دانید که یکی از چیزهایی که باعث جنبش مولکولی می‌شود، فشار است، زمانی که به مولکول‌های هوا فشار زیادی وارد می‌شود، به هم فشرده شده و از سایشی که بین آن‌ها به وجود می‌آید گرما تولید می‌شود؛ بنابراین با داغ شدن هوای داخل پیستون، مقداری از سوخت دیزل مثل گازوئیل به داخل پیستون پاشیده شده که بلافاصله به دلیل حرارت بالای داخل پیستون منفجر می‌شود. به همین خاطر است که موتورهای دیزلی شمع ندارند.
موتور دیزل چگونه روشن می شود؟
موتورهای دیزلی باتوجه‌به اینکه روی چه دستگاهی بسته می‌شوند به دو نوع هندلی و استارتی روشن می‌شوند. انواع موتور دیزلی که برای بسیاری از تجهیزات ساختمانی و صنعتی بسته می‌شود، مجهز به هندل هستند که با کشیدن نخ هندل باعث به گردش در آمدن میل‌لنگ و در نتیجه حرکت پیستون داخل سیلندر می‌شود. این موتورها بیشتر از نوع تک سیلندر هستند. اما در خودروها و ماشین‌های سنگین برای روشن‌کردن این موتورها از استارت استفاده می‌شود.
چرا موتور دیزل را فشار ثابت گویند؟
به اینگونه موتورهای فشار ثابت یا ایزوبار هم گفته می‌شود علت اینکه موتور دیزل را فشار ثابت می‌گویند چند چیز است:
- سوخت دیزل در مقایسه با بنزین کُندتر می‌سوزد
- سوخت دیزل ذره ذره داخل سیلندر پاشیده می‌شود
- فشار از زمان احتراق تا زمان انبساط ثابت است
اگر بخواهیم بر اساس سه نکته‌ای که ذکر کردیم توضیح دقیق‌تری ارائه کنیم، می‌توان گفت سوخت دیزل مثل گازوئیل دانسته و غلظت بیشتری در مقایسه با بنزین دارد، بنابراین مدت‌زمان انتقال آن به داخل پیستون کمتر از بنزین است به همین جهت مدت زمانی طول می‌کشد تا این اتفاق بیفتد، البته این مدت‌زمان در مقایسه با سوخت بنزین زیادتر است وگرنه به لحاظ زمانی در کسری از ثانیه اتفاق می‌افتد، به همین دلیل در طول زمان احتراق فشار ثابت است، درصورتی‌که در موتورهای بنزینی، فشار به طور ناگهانی افزایش پیدا می‌کند. به همین دلیل به موتور دیزل فشار ثابت می‌گویند. نکته مهم درباره استفاده از موتورهای دیزلی این است که حتماً باید از روغن استاندارد برای آن استفاده کرد.
چند نوع موتور دیزل داریم؟
برخی از مخاطبان ما سوال می‌کنند که موتور دیزل چند زمانه است؟ در واقع موتورهای دیزل نیز مانند موتورهای بنزینی دو نوع هستند:
- موتور دیزل چهار زمانه
- موتور دیزل دو زمانه
برای آشنایی بیشتر با این دو مدل فرآیند آن‌ها را توضیح می‌دهیم:
فرآیند موتور دیزل چهار زمانه
این موتور همان گونه که از نام آن پیداست در چهار مرحله فرایند خود را طی می‌کند به همین خاطر به آن موتور دیزل چهار زمانه می‌گویند. قبل از این باید بدانید که اجزای اصلی تشکیل‌دهنده یک موتور دیزلی عبارت‌اند از سیلندر، پیستون، سوپاپ تخلیه، سوپاپ هوا، میل‌لنگ. با این توضیح حالا به شرح هر یک از مراحل این موتور خواهیم پرداخت:
مرحله اول
تنفس یا نقطه پایین مرگ
در این مرحله پیستون از بالا به پایین‌ترین نقطه داخل سیلندر حرکت می‌کند که به آن نقطه پایین مرگ می‌گویند. با این حرکت، سوپاپ هوا باز و سوپاپ تخلیه بسته می‌شود. سپس با ورود هوا به داخل سیلندر، سوپاپ هوا نیز بسته شده و هیچ منفی برای خروج هوا وجود نخواهد داشت.
مرحله دوم
تراکم در نقطه بالای مرگ
بعد از اینکه سوپاپ‌ها بسته شده، پیستون به سمت بالا حرکت می‌کند که به آن نقطه بالای مرگ گفته می‌شود. در این حالت هوای داخل سیلندر کاملاً فشرده و متراکم می‌شود و درجه حرارت آن به‌شدت افزایش مییابد. بر اساس تخمین‌های انجام شده این درجه هوای داخل سیلندر حدود 600 درجه سانتیگراد است.
مرحله سوم
انفجار با پاشش سوخت دیزل
حالا نوبت این است که بدانیم موتور دیزل چگونه احتراق می‌کند؟ در این مرحله از فرایند موتور دیزل، پیستون درحالی‌که همچنان در نقطه بالای مرگ قرار دارد، میزانی از سوخت دیزلی مثل گازوئیل درون سیلندر پاشیده می‌شود که به علت وجود هوای بسیار داغ 600 درجه سانتیگرادی به‌سرعت منفجر می‌شود، در این مرحله آن‌قدر فشار ثابت می‌ماند تا تمام سوخت دیزل بسوزد.
مرحله چهارم
تخلیه یا خروج دود ناشی از انفجار
بعد از اینکه انفجار صورت گرفت، موج ناشی از انفجار، پیستون را به پایین پرتاب می‌کند، بدین ترتیب با پرتاب شدن پیستون به سمت پایین، میل‌لنگ که به انتهای آن متصل است، می‌چرخد و این فرایند ادامه پیدا می‌کند. در این مرحله سوپاپ تخلیه باز شده، دوباره پیستون به سمت بالا حرکت می‌کند درحالی‌که سوپاپ هوا بسته و سوپاپ تخلیه باز است، گازهای ناشی از انفجار سوخت دیزل خارج شده و مراحل چهارگانه موتور دیزل چهار زمانه به پایان می‌رسد.
فرآیند موتور دیزل دو زمانه
این نوع موتور دیزل تمامی مراحلی که در بالا ذکر کردیم را در دو مرحله طی می‌کند و این به‌خاطر تکنولوژی متفاوتی است که در طراحی حرکت پیستون و سوپاپ‌های این موتور به‌کاررفته است، این مراحل عبارت‌اند از:
مرحله اول
تنفس و تراکم
در موتورهای چهارزمانه سوپاپ‌ها بالای پیستون قرار دارند، درحالی‌که در موتور دو زمانه، سوپاپ هوا روی بدنه سیلندر و پایین‌تر از سوپاپ تخلیه قرار دارد و باز و بسته‌شدن سوپاپ هوا، توسط خود پیستون انجام می‌شود. برای همین وقتی پیستون در نقطه مرگ پایین قرار دارد، مانعی جلوی سوپاپ هوا نیست، (در این حالت سوپاپ تخلیه بسته است) بنابراین هوا به‌اندازه کافی وارد سیلندر شده و پیستون به سمت بالا حرکت می‌کند. زمانی که پیستون به یک‌سوم بالایی سیلندر می‌رسد، جلوی منفذ یا سوپاپ هوا را می‌بندد به‌این‌ترتیب هوای داخل سیلندر متراکم می‌شود. به‌این‌ترتیب هم مرحله تنفس و هم مرحله تراکم اتفاق می‌افتد.
مرحله دوم
انفجار و تخلیه
در این مرحله درحالی‌که هوای داخل سیلندر متراکم است، مقداری سوخت دیزل پاشیده می‌شود که منجر به انفجار می‌شود. با نیرویی که از انفجار حاصل می‌شود، پیستون به سمت پایین پرتاب می‌شود بنابراین به‌محض اینکه پیستون از جلوی سوپاپ هوا عبور کرده و این منفذ باز می‌شود، هوا با شدت داخل سیلندر شده و در شرایطی که سوپاپ تخلیه نیز باز شده است، گازهای ناشی از انفجار، با هوای تازه خارج می‌شوند و این چرخه دوباره اتفاق می‌افتد.
دیزل یعنی گزائیل