موتور دیزل چیست؟

موتور دیزل به موتور های احتراق داخلی گفته می شود که در آن هوا به اندازه بسیار زیادی فشرده شده تا سوخت دیزل تزریق شده به سیلندر را مشتعل کند. در واقع در موتور های دیزلی برای شعله ور کردن ماده سوختنی نیازی به جرقه الکتریکی نیست و در این موتور ها برای شعله ور ساختن سوخت از حرارت های بالا استفاده می شود.

انرژی شیمیایی ذخیره شده در موتور دیزل تبدیل به انرژی مکانیکی می شود. از این انرژی برای راه اندازی کامیون های باری، تراکتور های بزرگ، لوکوموتیو ها و کشتی های دریایی استفاده می شود. البته تعداد محدودی از خودرو های سواری نیز وجود دارند که از موتور دیزلی برای حرکت استفاده می کنند. در ادامه همراه ما در دیزل استار واردکننده و فروشنده انواع موتور کامینز، کوماتسو، یانمار، بنز و … باشید تا با موتور های دیزل و ساختار آن بیشتر آشنا شوید.

انواع موتور دیزل	موتور های دیزل کوچک، بزرگ، متوسط، چهار و دو زمانه
مزایا	مصرف سوخت کمتر، عدم وجود شمع، گشتاور بالا، هزینه سوخت مقرون به صرفه
معایب	هزینه ساخت بالا، عملکرد ضعیف در آب و هوای سرد، تعمیر سخت تر، آلایندگی بالا
سوخت موتور	نفت و بنزین

تاریخچه موتور های دیزلی

برای اولین بار در سال 1890 میلادی فردی به نام آکروید استوارت موتوری اختراع کرد که هوای خالص در سیلندر متراکم می شد و سپس سوخت به داخل هوای متراکم شده تزریق می شد. پس از آن در سال 1892 فردی آلمانی تبار به نام دیزل، موتوری اختراع کرد که اشتعال ماده سوختنی بلافاصله پس از تزریق سوخت به داخل سیلندر انجام می گرفت. بدین ترتیب اولین موتور های دیزلی در دنیا ساخته شد.

با گذشت سال ها از ساخت موتور های دیزل، کم کم از این نوع موتور برای کارهای سنگین مانند تولید برق، حرکت دادن قایق های مسافری و همچنین صنایع سنگین استفاده شد. اوج پیشرفت موتور های دیزلی در دوران جنگ جهانی دوم اتفاق افتاد و در آن دوره موتور های دیزلی به قدری پیشرفت کردند که وارد کارهای روزمره انسان شدند.

سیستم احتراق دیزلی

همان طور که گفته شد در موتور های دیزلی بر خلاف موتور های بنزینی، از هوای فشرده شده استفاده می شود. در این محصولات هوا باید تا دمایی بیشتر از دمایی که سوخت تزریقی می تواند مشتعل شود گرم شود. موتور های دیزلی گاهی اوقات به عنوان موتور های احتراق تراکمی نیز شناخته می شوند چرا که برای شروع احتراق به هوای گرم شده متکی هستند و نیازی به جرقه الکتریکی ندارند.

کنترل دقیق تزریق سوخت برای عملکرد این موتور بسیار مهم است. از آنجایی که کل فرآیند احتراق با تزریق سوخت کنترل می شود، در نتیجه تزریق باید در موقعیت صحیح پیستون شروع شود. فرآیند احتراق در یک موتور دیزل ناهمگن است. این موضوع بدین معنی است که سوخت و هوا قبل از شروع احتراق مخلوط نمی شوند. در نتیجه تبخیر سریع و اختلاط سوخت در هوا برای سوختن کامل سوخت تزریق شده بسیار اهمیت دارد.

موتور های دیزلی اغلب دارای توربو شارژر و افتر کولر هستند. افزودن توربوشارژر و افتر کولر می تواند عملکرد موتور دیزل را از نظر قدرت و کارایی افزایش دهد. بارزترین ویژگی این موتورها در کارایی آن هاست. با فشرده سازی هوا به جای استفاده از مخلوط هوا و سوخت، محصول دیزلی، با مشکلاتی که در موتور های جرقه ای با تراکم بالا وجود دارد رو به رو نمی شود.

عیب اصلی موتور های دیزلی انتشار آلاینده های هوا است. این موتور ها معمولا مقدار زیادی از ذرات معلق (دوده)، ترکیبات نیتروژن فعال (NOx)  و بو را در مقایسه با سایر موتور ها منتشر می کنند.

انواع موتور های دیزلی

موتور های دیزلی را می توان بر اساس چند پارامتر به به سه دسته کوچک، متوسط و بزرگ تقسیم بندی نمود.

• موتور های دیزلی کوچک دارای قدرت خروجی کم تر از 188 کیلووات یا 250 اسب بخار هستند. این موتور ها رایج ترین موتور های دیزلی است که تولید می شوند. از این محصولات در کامیون های سبک، خودرو ها و برخی از کاربرد های کشاورزی و صنعتی استفاده می شود. در بسیاری از موتورهای کوچک از سیستم توربو شارژر و افتر کولر نیز استفاده می شود.
• موتور های دیزلی متوسط دارای قدرتی بین 188 تا 750 کیلووات یا 250 تا 1000 اسب بخار هستند. اکثر این موتور های دیزلی در کامیون های سنگین استفاده می شوند. برخی از موتور های V8 تا V12 در این دسته بندی قرار می گیرند.
• موتور های دیزلی بزرگ دارای توانی بیش از 750 کیلو وات یا 1000 اسب بخار هستند. این موتور های بزرگ معمولا برای کاربرد های دریایی، لوکوموتیو و همچنین در تولید برق مورد به کار برده می شوند.

موتور دیزلی دو زمانه و چهار زمانه

این موتورها برای کار کردن در چرخه های دو زمانه یا چهار زمانه طراحی می شوند. در موتور های چهار زمانه معمولی، سوپاپ های ورودی و خروجی و نازل تزریق سوخت در سر سیلندر قرار دارند. استفاده از چرخه دو زمانه می تواند نیاز به یک یا هر دو سوپاپ را در طراحی موتور بر طرف کند.

تفاوت اصلی بین موتور دیزل 4 زمانه و یک موتور 2 زمانه در این است که یک موتور 4 زمانه، چهار مرحله یا دو دور کامل را طی می کند تا بتواند یک حرکت قدرتی را کامل کند. در حالی که موتور 2 زمانه برای تکمیل حرکت قدرتی 2 مرحله را طی می کند.

سوخت موتور های دیزل

فرآورده های نفتی که به عنوان سوخت موتور های دیزلی استفاده می شوند، هیدروکربن های سنگین تقطیر شده ای هستند که از حداقل 12 تا 16 اتم کربن در هر مولکول تشکیل شده اند. نقطه جوش این هیدروکربن ها بین 177 تا 343 درجه سانتی گراد است. بنابراین دمای تبخیر آنها بسیار بالاتر از بنزین است که اتم های کربن کم تری در هر مولکول دارد. مشخصات سوخت دیزل استاندارد در ایالات متحده توسط انجمن تست و مواد آمریکا (ASTM) منتشر می شود.

این سوخت ها در صورتی که دارای آب و رسوبات باشند باعث آسیب به عملکرد موتور دیزل می شوند. به همین دلیل استفاده از سوخت پاک برای موتور دیزل امری ضروری محسوب می شود.

بهره وری سوخت موتور دیزل

راندمان سوخت موتور دیزل از سایر انواع موتور های احتراقی بیشتر است. دلیل این موضوع در نسبت تراکم بالا، نسبت هم ارزی هوا به سوخت بالا و عدم محدودیت هوای ورودی است. از نظر تئوری بالاترین راندمان ممکن برای یک موتور دیزلی 75 درصد باشد. با این حال، در عمل بازده موتور های دیزلی از این عدد کم تر گزارش شده است.

آلایندگی موتور دیزل

موتور های دیزلی موتور های احتراقی هستند. به همین دلیل، محصولات احتراق در گازهای خروجی این موتور ها وجود دارد. گازهای خروجی موتور دیزل شامل مونوکسید کربن، هیدروکربن ها، ذرات معلق و آلاینده های اکسید نیتروژن است. البته در حدود 90 درصد از آلاینده ها را می توان با استفاده از فناوری های تصفیه گازهای خروجی اگزوز حذف کرد.

ذرات معلق موجود در گازهای خروجی گازوئیل گاهی اوقات به عنوان سرطان زا طبقه بندی می شوند. این محصولات وسایل نقلیه جاده ای هیچ گونه دی اکسید گوگردی منتشر نمی کنند چرا که سوخت دیزل وسایل نقلیه موتوری از سال 2003 بدون گوگرد است.

سیستم الکتریکی

به صورت کلی یک محصول دیزلی نیازی به سیستم الکترونیکی ندارد. با این وجود موتور های دیزلی مدرن اکثرا مجهز به پمپ سوخت الکتریکی و واحد کنترل موتور الکترونیکی هستند. توجه داشته باشید در این نوع سیستم جرقه زنی الکتریکی وجود ندارد.

کاربرد موتور دیزل

موتور های دیزلی کاربرد های زیادی دارند که در ادامه به معرفی برخی از اصلی ترین کاربرد های موتور دیزل می پردازیم.

• ماشین های سواری
• خودرو های حمل بار
• راه آهن
• قایق ها و کاربرد های دریایی
• صنایع هوایی
• صنایع ساختمان
• حفاری
• معادن
• و…

مزایا و معایب موتور دیزل

در ادامه قصد داریم تا شما را با مزایا و معایب موتور دیزل آشنا کنیم. در ابتدا به معرفی چند مورد از مزایای این موتور ها می پردازیم.

1- مصرف سوخت کم تر

در مقایسه با موتور های بنزینی، موتور های دیزل بهره وری سوخت بالاتری دارند که دلیل آن تراکم سوخت بالا و دارا بودن زنجیره کربنی طولانی تر است.

2- عدم وجود شمع

موتور دیزل برای احتراق سوخت از هوای فشرده استفاده می کند و عدم وجود شمع باعث کاهش خرابی الکتریکی، افزایش طول عمر موتور و هزینه کمتر تعمیر و نگهداری می شود.

3- هزینه سوخت پایین تر

سوخت موتور های دیزلی یعنی گازوئیل به نسبت بنزین ارزان تر است.

4- گشتاور بهتر

یک موتور دیزلی به نسبت موتور های بنزینی گشتاور بهتری را ارائه می دهد. گشتاور بهتر به منزله توانایی بالاتر در کشیدن بار و شتاب گرفتن است.

معایب موتور های دیزلی

در کنار مزایایی که موتور های دیزلی دارند، معایبی نیز در رابطه با آنها وجود دارد که در ادامه به تعدادی از این معایب اشاره خواهیم نمود:

• هزینه ساخت بالا در مقایسه با موتور های بنزینی
• تعمیر سخت تر به دلیل پیچیدگی های فنی
• عملکرد ضعیف در آب و هوای سرد