یک موتور دیزل با کشیدن هوا، فشرده سازی آن به نسبت بسیار بالا (معمولاً بین 14:1 و 23:1 ) و سپس سوخت را مستقیماً به آن هوای داغ و فشرده تزریق کنید تا خود به خود بدون شمع مشتعل شود. این فرآیند که به عنوان احتراق تراکمی شناخته میشود، ویژگی تعیینکنندهای است که موتور دیزل را از موتور بنزینی جدا میکند و به همین دلیل است که نیروگاههای دیزلی در کامیونها، ژنراتورها، کشتیهای دریایی و تجهیزات ساختمانی سنگین مورد علاقه قرار میگیرند، جایی که گشتاور و بازده سوخت بیشتر از عملکرد دور بالا اهمیت دارد.
چهار ضربه پشت هر موتور دیزلی
هر موتور دیزلی، صرف نظر از اندازه، از همان توالی چهار زمانه پیروی می کند که انرژی شیمیایی موجود در سوخت را به چرخش مکانیکی در میل لنگ تبدیل می کند.
سکته مغزی مصرفی
پیستون در داخل سیلندر به سمت پایین حرکت می کند در حالی که دریچه ورودی باز می شود و فقط هوای تازه را می کشد و در این مرحله هیچ سوختی با آن مخلوط نشده است. این با موتور بنزینی که معمولاً سوخت و هوا قبل از ورود به محفظه با هم مخلوط می شوند متفاوت است.
سکته فشاری
دریچه ورودی بسته می شود و پیستون به سمت بالا حرکت می کند و هوا را به حجم بسیار کمتری فشرده می کند. از آنجایی که نسبت تراکم دیزل بسیار بالا است، دمای هوا در داخل سیلندر می تواند بالاتر رود. 700 درجه سانتیگراد که آنقدر داغ است که بدون جرقه خارجی سوخت دیزل را مشتعل می کند.
پاور استروک
در نزدیکی قسمت بالای فشار، یک انژکتور سوخت، غبار ریز دیزل را مستقیماً به هوای فوق گرم میپاشد. سوخت تقریباً فوراً مشتعل میشود و انبساط حاصل، پیستون را به عقب برمیگرداند و نیروی چرخشی ایجاد میکند که در نهایت به چرخها یا میل محرک میرسد.
سکته اگزوز
پیستون دوباره بلند می شود، دریچه اگزوز باز می شود و گازهای احتراق مصرف شده از طریق منیفولد اگزوز از سیلندر به بیرون رانده می شوند و پس از آن چرخه با یک ضربه مکش تازه دوباره شروع می شود.
چرا زمان تزریق سوخت عملکرد را تعیین می کند؟
سیستم تزریق سوخت مسلماً مهم ترین است قطعه خودرو در یک موتور دیزل، زیرا زمان و فشار تزریق مستقیماً توان خروجی، صدا و انتشار گازهای گلخانه ای را کنترل می کند.
موتورهای دیزلی مدرن از یک سیستم تزریق مشترک ریلی استفاده می کنند که در آن سوخت در فشار بسیار بالا و اغلب بین 1500 و 2500 بار قبل از توزیع به انژکتورهای کنترل شده الکترونیکی در داخل یک ریل مشترک. این تنظیم به واحد کنترل موتور اجازه می دهد تا به جای یک انفجار بزرگ، چندین پالس تزریق کوچک را در هر چرخه شلیک کند، که احتراق را صاف می کند و ضربه مشخصه دیزل را کاهش می دهد.
| سیستم تزریق | فشار معمولی | استفاده متداول |
|---|---|---|
| راه آهن مشترک | 1500 تا 2500 بار | کامیون های مسافری، SUV |
| انژکتور واحد | تا 2000 بار | کامیون های سنگین بزرگراه |
| پمپ توزیع کننده | 300 تا 1000 بار | موتورهای دیزل قدیمی، تجهیزات کشاورزی |
توربوشارژرها و سمت هوای احتراق
یک موتور دیزلی فقط به اندازه هوای دریافتی کارآمد می سوزد، به همین دلیل است که تقریباً هر دیزل مدرن برای وارد کردن هوای اضافی به داخل سیلندرها به یک توربوشارژر متکی است. توربوشارژر با استفاده از انرژی گاز خروجی می چرخد که در غیر این صورت هدر می رفت و چرخ کمپرسور در حال چرخش اکسیژن بیشتری را در هر نوبت ورودی بسته بندی می کند.
- هوای بیشتر باعث می شود سوخت بیشتری در هر چرخه سوزانده شود و بدون بزرگ شدن بلوک موتور، قدرت را افزایش دهد.
- اینترکولر اغلب بین توربو و منیفولد ورودی قرار میگیرد تا هوای فشرده را خنک کند، زیرا هوای خنک متراکمتر مولکولهای اکسیژن بیشتری نسبت به هوای گرم با همان حجم دارد.
- توربوشارژرهای هندسی متغیر، زوایای پره را تنظیم میکنند تا در محدوده وسیعتری از سرعتهای موتور تقویت شود و به موتور دیزل کمک میکند تا از RPM پایین به شدت حرکت کند.
این یکی از دلایلی است که موتورهای دیزلی در دورهای پایین موتور گشتاور بالایی تولید می کنند که اغلب در کمتر از حد به اوج می رسد 2000 دور در دقیقه ، که آنها را برای کار بکسل و باربری مناسب می کند.
قطعات خودرویی که احتراق فشرده را ممکن می کند
چندین قطعه خودرو با هم کار می کنند تا فرآیند احتراق تراکمی را در یک موتور دیزل حفظ کنند و هر یک نقش مکانیکی مشخصی را ایفا می کند.
- شمع های تابش محفظه احتراق را در هنگام استارت های سرد گرم می کنند، زیرا ممکن است هوای سرد به تنهایی به دمای اشتعال در هنگام سرد بودن موتور نرسد.
- انژکتورهای سوخت، گازوئیل را به یک الگوی اسپری خوب اتمیزه می کنند تا به طور یکنواخت با هوای فشرده مخلوط شود.
- میل لنگ و میله های اتصال حرکت پیستون بالا و پایین را به خروجی چرخشی تبدیل می کنند.
- دریچه چرخش گاز خروجی، بخشی از گاز خروجی را دوباره به ورودی باز میگرداند تا دمای احتراق را کاهش دهد و تشکیل اکسید نیتروژن را کاهش دهد.
- فیلتر ذرات دیزل ذرات دوده را از جریان اگزوز قبل از خروج گازها از لوله اگزوز به دام می اندازد.
چرا موتورهای دیزلی کارآمدتر از موتورهای بنزینی کار می کنند؟
مزیت بازده حرارتی موتور دیزل مستقیماً از نسبت تراکم بالاتر آن ناشی می شود. بر اساس داده های مهندسی منتشر شده توسط وزارت انرژی ایالات متحده، موتورهای دیزلی می توانند تقریباً تبدیل شوند 30 تا 35 درصد انرژی سوخت به کار قابل استفاده در مقایسه با حدود 20 تا 25 درصد برای موتورهای بنزینی معمولی، زیرا تراکم بالاتر اجازه انبساط کاملتر گازهای احتراق در برابر پیستون را می دهد.
سوخت دیزل همچنین انرژی بیشتری در هر گالن نسبت به بنزین دارد که مزیت مسافت پیموده شده را تشدید می کند. این ترکیبی از راندمان تراکم بالاتر و انرژی سوخت متراکمتر توضیح میدهد که چرا کامیونهای مسافت طولانی، موتورهای دریایی و ژنراتورهای ثابت تقریباً بهجای بنزین به نیروی دیزل متکی هستند.
نقاط پوشیدنی رایج که صاحبان باید تماشا کنند
کارکرد روان موتور دیزل به نظارت بر تعداد انگشت شماری از قطعات خودرو بستگی دارد که در طول زمان بیشترین استرس را تجربه می کنند.
فیلترهای سوخت
انژکتورهای سوخت دیزل با تلورانسهای بسیار کم کار میکنند، بنابراین حتی مقدار کمی زباله یا آب در سوخت میتواند باعث سایش انژکتور شود. فیلترهای سوخت باید در فاصله زمانی ذکر شده در دفترچه راهنمای مالک تعویض شوند تا از سیستم تزریق محافظت شود.
مهر و موم توربوشارژر
زیرا توربوشارژر با سرعت هایی می چرخد که می تواند بیش از آن باشد 100000 دور در دقیقه بلبرینگ ها و آب بندی های داخلی آن به کیفیت روغن حساس است. استفاده از درجه روغن مشخص شده توسط سازنده به ماندگاری توربو به اندازه بقیه موتور دیزل کمک می کند.
وضعیت دوشاخه برق
شمع تابش فرسوده می تواند استارت های سرد را به طور قابل توجهی سخت تر کند، به خصوص در دماهای پایین، زیرا اتاق احتراق بدون کمک به سرعت به دمای احتراق نمی رسد.
