موتور دیزلی خودرو یک پیشرانه درون‌سوز قدرتمند و با کارکرد عالی است که قدمت آن به اوایل قرن نوزدهم برمی‌گردد. در این نوع موتور تولید انرژی از طریق احتراقِ در اثر تراکم صورت می‌گیرد. از این رو این پیشرانه‌ها قدرت بیشتری نسبت به موتورهای دیگر دارند. از کامیون‌ها و لودرها گرفته تا دیزل ژنراتورها، موتورهای دیزلی در صنایع مختلفی کاربرد دارند. اگر به موضوعات فنی علاقه دارید و یا دوست دارید اطلاعات بیشتری درباره این موتورها کسب کنید، تا انتهای این مطلب با ما همراه شوید. در ادامه قصد داریم ساختار و عملکرد موتورهای دیزلی و مزایا و معایب آن‌ها را بررسی کنیم.
موتور دیزلی چیست؟
موتور دیزلی نوعی موتور احتراق داخلی است که برای تولید انرژی مکانیکی از سوخت دیزل بهره می‌برد. اسم این موتورها برگرفته از نام مخترع آن‌ها یعنی رودولف دیزل است. در موتورهای دیزلی، به جای جرقه‌زنی و در پی آن اشتعال سوخت، از فشار بالا در داخل سیلندر استفاده می‌شود. در این فرآیند، هوا به وسیله یک کمپرسور فشرده و سپس سوخت دیزل به صورت پاششی و با فشار بالا به داخل سیلندر تزریق می‌شود. به دلیل خاصیت خود اشتعالی سوخت دیزل، این سوخت بلافاصله پس از ورود به سیلندر تحت فشار بالا مشتعل می‌شود و نیروی مکانیکی لازم برای حرکت پیستون را تولید می‌کند.
موتور دیزلی چگونه کار می‌کند؟
کار کردن موتور دیزل را به طور کلی می‌توان به چهار مرحله اصلی تقسیم کرد که هر کدام از آن‌ها نقش مهمی در تولید انرژی دارند. این مراحل عبارت‌اند از:
۱. مرحله مکش هوا
در این مرحله، سوپاپ ورودی باز می‌شود و پیستون از بالا به‌سمت پایین سیلندر حرکت می‌کند. به عبارتی پیستون فضای لازم برای مکش هوای تازه از سوپاپ ورودی به داخل سیلندر را ممکن می‌کند. در موتورهای دیزلی، برخلاف موتورهای بنزینی، در این مرحله فقط هوا به سیلندر وارد می‌شود و هنوز خبری از تزریق سوخت نیست.
۲. مرحله فشرده‌سازی
پس از مکش هوا، سوپاپ ورودی بسته می‌شود و پیستون به سمت بالا حرکت می‌کند تا هوای داخل سیلندر فشرده شود. متراکم سازی هوا باعث افزایش زیاد دمای آن در سیلندر می‌شود. دما تا جایی بالا می‌رود که شرایط برای اشتعال خودبه‌خودی سوخت فراهم شود. افزایش دما در واقع معادل مرحله جرقه‌زنی در موتورهای بنزینی است.
۳. مرحله تزریق و احتراق
زمانی که پیستون به بالاترین نقطه رسید و دمای هوا به اندازه کافی بالا رفت، انژکتور سوخت را با فشار بالا به داخل سیلندر می پاشد. وقتی سوخت به هوای داغ برسد، به سرعت مشتعل می‌شود و احتراق رخ خواهد داد. این احتراق منجر به یک انفجار سریع و همراه با فشار بسیار زیاد می‌شود که پیستون را به سمت پایین می‌راند. این حرکت رو به پایین پیستون باعث تولید انرژی مکانیکی و به حرکت در اوردن میل‌لنگ و اجزای دیگر موتور می‌شود.
۴. مرحله تخلیه دود
پس از آن سوپاپ خروجی باز می‌شود و پیستون از پایین به سمت بالا حرکت می‌کند تا گازهای حاصل از احتراق از طریق سوپاپ خروجی به خارج از سیلندر هدایت شوند. پس از تخلیه دود، سیلندر دوباره آماده می‌شود تا این چرخه را تکرار کند.
انواع موتور دیزلی
موتورهای دیزلی انواع مختلفی دارند که بسته به ساختار، عملکرد و کاربرد می‌توان آن‌ها را به چند شیوه دسته‌بندی کرد. در ادامه بیشتر درباره انواع موتورهای دیزلی صحبت خواهیم کرد.
۱. بر اساس تعداد سیکل‌ها
- موتور دیزل دو زمانه: این نوع موتور سیکل کار خود را تنها در دو مرحله کامل می‌کند که همین باعث می‌شود سرعت عملکرد آن نسبت به موتورهای چهار زمانه بیشتر باشد. از این موتورها معمولاً در ماشین‌آلات سنگین و صنایع خاص استفاده می‌شود.
- موتور دیزل چهار زمانه: موتورهای چهار زمانه برای تولید انرژی مکانیکی باید چهار مرحله مکش، فشرده‌سازی، احتراق و تخلیه را طی کنند. این نوع موتورها به‌دلیل بهره‌وری بیشتر و عملکرد یکنواخت‌تر معمولاً در خودروها و تجهیزات معمولی مورد استفاده قرار می‌گیرند.
۲. بر اساس روش تزریق سوخت و جریان هوا
- تزریق مستقیم: در این نوع موتور، سوخت به‌طور مستقیم به داخل سیلندر و در نقاط مختلف آن تزریق می‌شود. در این روش بهره‌وری سوخت افزایش می‌یابد و به همین دلیل در موتورهای با قدرت بالا استفاده می‌شود.
- تزریق غیرمستقیم: در این روش، سوخت ابتدا به محفظه پیش احتراق تزریق می‌شود و سپس به داخل سیلندر جریان می‌یابد. این نوع موتور که صدای کمتری هم دارد، معمولاً در موتورهای سبک‌تر به کار می‌رود.
۳. بر اساس وجود یا عدم وجود سیستم توربوشارژ
- موتورهای توربوشارژ: در این نوع موتورها، توربوشارژ هوای ورودی به سیلندر را فشرده می‌کند و باعث افزایش تراکم هوا و قدرت موتور می‌شود. این موتورها معمولاً در موتورهایی که به توان و بهره‌وری بالاتری نیاز دارند (مانند خودروهای مسابقه و کامیون‌ها) به‌کار می‌رود.
- موتورهای غیرتوربوشارژ: در این موتورها از سیستم فشرده‌سازی معمولی استفاده می‌شود و از این رو برای کاربردهای سبک‌تر و زمانی که به کارایی بیشتری نیاز نیست، مناسب هستند.
۴. بر اساس ساختار سیلندر و تعداد آن‌ها
- موتور تک‌سیلندره: این نوع موتور تنها یک سیلندر و یک پیستون دارد و به دلیل ساختار ساده‌اش، در وسیله‌های کوچک که به قدرت کمی نیاز دارند (مانند موتور قایق‌ها و ماشین‌آلات کوچک)، مورد استفاده قرار می‌گیرد.
- موتور چندسیلندره: این موتورها شامل دو، چهار، شش و حتی دوازده سیلندر هستند و قدرت بیشتری تولید می‌کنند. به همین دلیل از این موتورها در وسایل نقلیه سنگین، قطارها، ژنراتورهای برق و تجهیزات صنعتی استفاده می‌شود.
۵. بر اساس کاربری و کاربرد
- موتورهای کوچک خانگی: این موتورها عمدتاً تک سیلندر هستند و از آن‌ها برای مصارف خانگی و کاربردهای سبک مانند تأمین برق در ویلاها و باغ‌ها استفاده می‌شود.
- موتورهای متوسط صنعتی: موتورهای دو سیلندر، سه سیلندر و چهار سیلندر در این دسته قرار دارند. از آنجا که این موتورها قدرت بیشتری دارند، از آن‌ها برای کارهای کارگاهی و نیمه‌صنعتی استفاده می‌شود.
- موتورهای صنعتی بزرگ: این موتورهای قدرتمند چند سیلندری که توان بالایی هم دارند، در صنایع بزرگ و نیروگاه‌ها استفاده می‌شوند.
مزایا و معایب موتور دیزلی
موتورهای دیزلی به دلیل نوع سوخت و ساختار منحصربه‌فردشان، مزایا و معایب خاصی دارند که در ادامه به طور مفصل به بررسی آن‌ها خواهیم پرداخت.
مزایای موتور دیزلی
- طول عمر بالا: موتورهای دیزلی در صورت نگهداری مناسب تا مدت‌ها بدون مشکل کار می‌کنند. به همین دلیل از موتورهای دیزلی در صنایع استفاده می‌شود.
- هزینه پایین سوخت: گازوئیل، سوخت اصلی موتورهای دیزلی در مقایسه با بنزین قیمت کمتری دارد. این موضوع باعث صرفه اقتصادی به ویژه در استفاده‌های طولانی مدت می‌شود.
- ایمنی بیشتر در برابر آتش‌سوزی: نقطه اشتعال گازوئیل نسبت به بنزین بالاتر است (حدود ۸۰ درجه سانتی‌گراد). به همین خاطر در برابر آتش‌سوزی ایمنی بیشتری دارد. عدم نیاز به جرقه‌زنی در موتورهای دیزلی هم تا حد زیادی خطر آتش‌سوزی را کاهش می‌دهد.
- گشتاور بالا و مصرف سوخت کم: به دلیل تزریق تدریجی سوخت در مرحله احتراق، موتورهای دیزلی گشتاور بالایی حتی در دورهای پایین دارند. از این رو مصرف سوخت و عملکرد موتور بهینه می‌شود.
- راندمان حرارتی بالاتر: موتورهای دیزلی به دلیل تراکم بیشتر، بازدهی حرارتی بالاتری دارند که همین منجر به تولید انرژی بیشتری می‌شود. بازده حرارتی این موتورها حدود ۳۵٪ است که از موتورهای بنزینی با بازده حرارتی حدود ۲۵٪، بالاتر است.
- تولید کمتر آلاینده‌ها: موتورهای دیزلی مونوکسید کربن (CO) و گازهای آلاینده (نظیر HC و NO) کمتری تولید می‌کنند که این موضوع آسیب کمتر محیط‌زیست را به همراه دارد.
معایب موتور دیزلی
- وزن و ابعاد بزرگتر: موتورهای دیزلی ساختار پیچیده‌تری دارند و اغلب سنگین‌تر و حجیم‌تر از موتورهای بنزینی هستند. این ویژگی‌ها باعث می‌شوند که استفاده از آن‌ها در فضاهای کوچک ممکن نباشد.
- هزینه اولیه بالا: تولید و نگهداری موتورهای دیزلی و همچنین سیستم سوخت‌رسانی آن‌ها گران‌تر از موتورهای بنزینی است. علاوه بر این، تعمیر و نگهداری سیستم سوخت‌رسانی نیز به دقت و هزینه بیشتری نیاز دارد.
- لرزش و صدای بیشتر: موتورهای دیزلی به دلیل احتراق سوخت تحت فشار بالا، اغلب صدای بیشتری تولید می‌کنند و لرزش بیشتری هم نسبت به موتورهای بنزینی دارند.
- تولید ذرات معلق بیشتر: با وجود تولید کم گازهای آلاینده، موتورهای دیزلی ذرات معلق بیشتری تولید می‌کنند که نیاز به فیلتراسیون یا تکنولوژی‌های کنترل آلودگی را افزایش می‌دهند.
بیشتر بخوانید: بهترین خودروهای دیزلی بازار ایران را بشناسید
تفاوت موتور دیزلی با موتور بنزینی
موتورهای دیزلی و بنزینی با اینکه هر دو از دسته موتورهای احتراق داخلی هستند اما تفاوت‌های قابل‌توجهی در نحوه کارکرد، نوع سوخت، وزن و دیگر ویژگی‌ها دارند. برخی از مهم‌ترین تفاوت‌های موتورهای دیزلی با موتورهای بنزینی به شرح زیر هستند:
۱. نحوه احتراق
اولین و مهم‌ترین تفاوت بین این دو نوع موتور را می‌توان نحوه احتراق دانست. در موتورهای بنزینی، احتراق با مخلوطی از هوا و سوخت توسط جرقه‌زنی انجام می‌شود. در مقابل، موتورهای دیزلی بدون نیاز به شمع و فقط با فشرده‌سازی بالای هوا، دمای آن را به حدی می‌رسانند که موجب اشتعال سوخت می‌شود.
۲. نوع سوخت
در موتورهای بنزینی از سوخت سبک‌تری یعنی بنزین استفاده می‌شود، در حالی که موتورهای دیزلی با سوخت سنگین‌تر دیزل کار می‌کنند. سوخت دیزل به دلیل زنجیره‌های بلندتر و وزن مولکولی بالاتر، انرژی بیشتری تولید می‌کند و به همین دلیل در ماشین‌آلات سنگین کاربرد دارد.
۳. وزن و ساختار
موتورهای دیزلی به دلیل نیاز به فشار و دمای بالاتر در هنگام احتراق، باید ساختاری قوی‌تر و وزن سنگین‌تری داشته باشند. این موتورها به گونه‌ای طراحی می‌شوند که بتوانند فشار و ضربات را تحمل کنند. در حالی که موتورهای بنزینی سبک‌تر هستند و طراحی ظریف‌تری هم دارند.
۴. ایمنی
به دلیل خواص فیزیکی دیزل نسبت به بنزین، موتورهای دیزلی از نظر ایمنی بهتر هستند. دلیل هم این است که دیزل نسبت به بنزین در درمای بالاتری تبخیر می‌شود و اشتعال می‌یابد.
۵. فشرده‌سازی
فشرده‌سازی در موتورهای دیزلی به مراتب بیشتر از موتورهای بنزینی است و به همین دلیل نیازی به شمع ندارند. این فشرده‌سازی بالاتر باعث مصرف سوخت کمتر و بازدهی بیشتر در این موتورها می‌شود.
۶. روشن شدن
موتورهای بنزینی به دلیل فشرده‌سازی کمتر و وجود شمع، سریع‌تر روشن می‌شوند. در حالی که موتورهای دیزلی به دلیل فشرده‌سازی بالا، گاهی کمی با تأخیر روشن می‌شوند.
۷. آلودگی صوتی و آلودگی هوا
موتورهای دیزلی به دلیل سوخت متفاوت و احتراق شدید، ذرات معلق بیشتری وارد هوا می‌کنند. علاوه بر این صدای موتورهای دیزلی بیشتر از صدای موتورهای بنزینی است که این موضوع آلودگی صوتی را به همراه دارد.
۸. هزینه‌های سوخت و نگهداری
موتورهای دیزلی گران‌تر از موتورهای بنزینی هستند، اما دیزل به طور کلی ارزان‌تر از بنزین است و هزینه مصرف سوخت را کاهش می‌دهد. با این حال، تعمیر و نگهداری موتورهای دیزلی هزینه به مراتب بیشتری دارد.
۹. راندمان حرارتی و طول عمر
راندمان حرارتی موتورهای دیزلی بیشتر است و به همین دلیل مصرف سوخت و قدرت این موتورها نیز بیشتر خواهد بود. این موتورها به دلیل طراحی مقاوم‌تر، طول عمر بیشتری دارند.
۱۰. سرعت و کاربرد
موتورهای بنزینی برای کاربردهای سبک و سرعت بیشتر مناسب هستند و از این رو در خودروهای سواری کاربرد دارند. در مقابل، موتورهای دیزلی قدرت بالایی دارند و برای همین در ماشین‌آلات سنگین مانند کامیون‌ها و تراکتورها مورد استفاده قرار می‌گیرند.
۱۱. دریچه گاز
موتورهای بنزینی دارای دریچه‌ای به اسم دریچه گاز هستند که با فشردن پدال گاز، میزان هوای ورودی به موتور را تنظیم می‌کنند. در موتورهای دیزلی اما پدال گاز مستقیماً مقدار سوخت تزریقی را تنظیم می‌کند و بنابراین چیزی به اسم دریچه گاز ندارند.
نوع سوخت موتور دیزلی
سوخت مورد استفاده در موتورهای دیزلی گازوئیل است که از پالایش نفت خام به دست می‌آید. این سوخت به دلیل چگالی بالا و احتراق نسبتاً آرام، گزینه مناسبی برای این موتورها به شمار می‌رود. گازوئیل همچنین دارای درجه ستان بالایی است که به افزایش کارایی و طول عمر این موتورها کمک می‌کند. برخلاف سوخت‌های با اکتان بالا که بیشتر برای موتورهای بنزینی استفاده می‌شوند، گازوئیل اکتان پایینی دارد و همین باعث عملکرد بهتر موتورهای دیزلی می‌شود.
سخن آخر
موتورهای دیزلی یکی از انواع قدرتمند و کارآمد موتورهای احتراق داخلی هستند که انرژی لازم را با احتراق سوخت دیزل تأمین می‌کنند. این موتورها با فشرده‌سازی هوا و سپس تزریق سوخت دیزل، موجب احتراق خودبه‌خودی می‌شوند که پیستون را به حرکت درآورده و انرژی مکانیکی مورد نیاز را تولید می‌کند. موتورهای دیزلی به دلیل بهره‌وری سوخت بال و عمر طولانی و تولید آلاینده‌های کمتر؛ در صنایع و ماشین‌آلات سنگین استفاده می‌شوند. با این حال، ابعاد بزرگ، لرزش و صدای زیاد و هزینه‌های اولیه بالا از معایب این موتورها به شمار می‌آیند.
نوشته انواع موتور دیزلی خودرو؛ موتور دیزل چگونه کار می‌کند؟ اولین بار در وبلاگ کارنامه. پدیدار شد.
نظر بدهید