موتور دیزل چیست؟
مانند موتور بنزینی، موتور دیزل نوعی موتور احتراق داخلی است. احتراق کلمه دیگری برای سوزاندن است و داخلی به معنای داخل است، بنابراین موتور احتراق داخلی به سادگی موتوری است که در آن سوخت در قسمت اصلی موتور (سیلندرها) که در آن نیرو تولید می شود، می سوزد.
این بسیار متفاوت از موتورهای احتراق خارجی مانند موتورهایی است که توسط لوکوموتیوهای بخار قدیمی استفاده می شود. در یک موتور بخار، یک آتش سوزی بزرگ در یک انتهای دیگ وجود دارد که آب را برای تولید بخار گرم می کند. بخار از لوله های بلند به سمت استوانه ای در انتهای مخالف دیگ جریان می یابد، جایی که پیستون را به جلو و عقب هل می دهد تا چرخ ها را حرکت دهد. این احتراق خارجی است زیرا آتش در خارج از سیلندر است (در واقع، معمولاً 6-7 متر یا 20-30 فوت دورتر). در موتورهای بنزینی یا دیزلی، سوخت درون خود سیلندرها می سوزد. احتراق داخلی انرژی بسیار کمتری را هدر می دهد زیرا گرما مجبور نیست از جایی که تولید می شود به داخل سیلندر جریان یابد: همه چیز در یک مکان اتفاق می افتد. به همین دلیل است که موتورهای احتراق داخلی نسبت به موتورهای احتراق خارجی کارایی بیشتری دارند (انرژی بیشتری از همان حجم سوخت تولید می کنند).
موتور دیزلی چه تفاوتی با موتور بنزینی دارد؟
موتورهای بنزینی و موتورهای دیزلی هر دو با احتراق داخلی کار می کنند، اما به روش های کمی متفاوت. در یک موتور بنزینی، سوخت و هوا به سیلندرهای فلزی کوچک تزریق می شود. یک پیستون مخلوط را فشرده (فشرده) می کند و باعث انفجار می شود و یک جرقه الکتریکی کوچک از یک شمع باعث آتش سوزی آن می شود. این باعث می شود که مخلوط منفجر شود و نیرویی تولید کند که پیستون را به سمت پایین سیلندر هل می دهد و (از طریق میل لنگ و چرخ دنده ها) چرخ ها را می چرخاند. در مقاله ما در مورد موتور خودرو می توانید در این مورد بیشتر بخوانید و یک انیمیشن ساده از نحوه عملکرد آن را تماشا کنید.
موتورهای دیزلی مشابه، اما ساده تر هستند. ابتدا هوا وارد سیلندر می شود و پیستون آن را فشرده می کند، اما بسیار بیشتر از موتورهای بنزینی. در یک موتور بنزینی، مخلوط سوخت و هوا تا حدود یک دهم حجم اولیه خود فشرده می شود. اما در موتورهای دیزلی، هوا بین 14 تا 25 بار تحت فشار قرار می گیرد. [1] اگر تایر دوچرخه را پمپاژ کرده باشید، هر چه بیشتر از آن استفاده می‌کنید، احساس می‌کنید که پمپ در دستانتان داغ‌تر می‌شود. به این دلیل که فشرده سازی یک گاز گرما تولید می کند. پس تصور کنید با وارد کردن هوا به فضایی که 14 تا 25 برابر کمتر از فضایی که معمولاً اشغال می کند چقدر گرما تولید می شود. چنانکه اتفاق می افتد، آنقدر گرما زیاد می شود که هوا واقعاً گرم می شود – معمولاً حداقل ۵۰۰ درجه سانتی گراد (۱۰۰۰ درجه فارنهایت) و گاهی اوقات بسیار گرمتر. هنگامی که هوا فشرده شد، غبار سوخت به طور معمول (در یک موتور مدرن) توسط یک سیستم تزریق سوخت الکترونیکی که کمی شبیه یک قوطی آئروسل پیچیده عمل می کند، به داخل سیلندر پاشیده می شود. (میزان سوخت تزریق شده بسته به میزان قدرتی که راننده می خواهد موتور تولید کند متفاوت است.) هوا آنقدر داغ است که سوخت فوراً مشتعل شده و بدون نیاز به شمع منفجر می شود. این انفجار کنترل شده باعث می شود که پیستون از سیلندر به عقب برگردد و نیرویی تولید کند که وسیله نقلیه یا ماشینی را که موتور در آن نصب شده است به حرکت در می آورد. هنگامی که پیستون به داخل سیلندر باز می گردد، گازهای خروجی از طریق یک سوپاپ اگزوز به بیرون رانده می شوند و این روند تکرار می شود - صدها یا هزاران بار در دقیقه!
چه چیزی یک موتور دیزل را کارآمدتر می کند؟
موتورهای دیزلی تا دو برابر موتورهای بنزینی کارآمدتر هستند - در بهترین حالت حدود 40 تا 45 درصد راندمان. [2] به زبان ساده، این بدان معناست که شما می‌توانید با همان مقدار سوخت خیلی بیشتر پیش بروید (یا مایل‌های بیشتری در قبال پول خود دریافت کنید). دلایل متعددی برای این امر وجود دارد. اول، آنها بیشتر فشرده می شوند و در دماهای بالاتر کار می کنند. یک نظریه اساسی در مورد نحوه کار موتورهای حرارتی که به قانون کارنو معروف است، به ما می گوید که کارایی یک موتور به دماهای بالا و پایینی که بین آنها کار می کند بستگی دارد. یک موتور دیزلی که از طریق اختلاف دمای بیشتر (گرمترین دما یا کمترین دمای سردتر) حرکت می کند، کارآمدتر است. دوم، فقدان سیستم جرقه زنی با شمع جرقه، طراحی ساده تری را ایجاد می کند که به راحتی می تواند هوا را بسیار بیشتر فشرده کند - و این باعث می شود سوخت داغ تر و کامل تر شود و انرژی بیشتری آزاد شود. صرفه جویی در بهره وری دیگر نیز وجود دارد. در یک موتور بنزینی که با قدرت کامل کار نمی کند، شما باید سوخت بیشتری (یا هوای کمتر) به سیلندر بدهید تا کار کند. موتورهای دیزلی این مشکل را ندارند بنابراین وقتی با قدرت کمتر کار می کنند به سوخت کمتری نیاز دارند. عامل مهم دیگر این است که سوخت دیزل انرژی کمی بیشتر از بنزین به ازای هر گالن حمل می کند زیرا مولکول هایی که از آنها ساخته شده است انرژی بیشتری دارند که اتم های خود را به هم متصل می کند (به عبارت دیگر، دیزل چگالی انرژی بالاتری نسبت به بنزین دارد). دیزل همچنین روان کننده بهتری نسبت به بنزین است، بنابراین موتور دیزلی به طور طبیعی با اصطکاک کمتری کار می کند.
سوخت دیزل چگونه متفاوت است؟
گازوئیل و بنزین کاملاً متفاوت هستند. اگر تا به حال داستان های ترسناک افرادی را شنیده باشید که ماشین یا کامیون خود را با نوع اشتباه سوخت پر کرده اند، این را می دانید! اساساً، گازوئیل یک محصول با درجه پایین تر و کمتر تصفیه شده از نفت است که از هیدروکربن های سنگین تر (مولکول های ساخته شده از اتم های کربن و هیدروژن بیشتر) ساخته شده است. موتورهای دیزل خام که فاقد سیستم های تزریق سوخت پیچیده هستند، در تئوری می توانند تقریباً با هر سوخت هیدروکربنی کار کنند - از این رو بیودیزل (نوعی سوخت زیستی ساخته شده از روغن های نباتی ضایعات) محبوبیت دارد. مخترع موتور دیزل، رودولف دیزل، موتورهای اولیه خود را با موفقیت با روغن بادام زمینی کار می‌کرد و فکر می‌کرد که موتورش با رهایی از وابستگی به سوخت‌هایی مانند زغال‌سنگ و بنزین و منابع متمرکز نیرو، به مردم کمک می‌کند. [3] اگر او می دانست!