ريشه لغوي

کلمه ديزل نام يک مخترع آلماني به نام دکتر رودلف ديزل است که در سال 1892 نوع خاصي از موتورهاي احتراق داخلي را به ثبت رساند، به احترام اين مخترع اينگونه موتورها را موتورهاي ديزل مي‌نامند.

ديد کلي

موتورهاي ديزل ، به انوع گسترده‌اي از موتورها گفته مي‌شود که بدون نياز به يک جرقه الکتريکي مي‌توانند ماده سوختني را شعله‌ور سازند. در اين موتورها براي شعله‌ور ساختن سوخت از حرارت‌هاي بالا استفاده مي‌شود. به اين شکل که ابتدا دماي اتاقک احتراق را بسيار بالا مي‌برند و پس از اينکه دما به اندازه کافي بالا رفت ماده سوختني را با هوا مخلوط مي‌کنند.
همانگونه که مي‌دانيد براي سوزاندن يک ماده سوختي به دو عامل حرارت و اکسيژن نياز است. اکسيژن از طريق مجاري ورودي موتور وارد محفظه سيلندر مي‌شود و سپس بوسيله پيستون فشرده مي‌گردد. اين فشردگي آنچنان زياد است که باعث ايجاد حرارت بسيار بالا مي‌گردد. سپس عامل سوم يعني ماده سوختني به گرما و اکسيژن افزوده مي‌شود که در نتيجه آن سوخت شعله‌ور مي‌شود.

تاريخچه

در سال 1890 ميلادي آکرويد استوارت حق امتياز ساخت موتوري را دريافت کرد که در آن هواي خالص در سيلندر موتور متراکم مي‌گرديد و سپس (به منظور جلوگيري از اشتعال پيش‌رس) سوخت به داخل هواي متراکم شده تزريق مي‌شد، اين موتورهاي با فشار پايين بودند. و براي مشتعل ساختن سوخت تزريق شده از يک لامپ الکتريکي و يا روشهاي ديگر در خارج از سيلندر استفاده مي‌شد.
در سال 1892 دکتر رودلف ديزل آلماني حق امتياز موتور طراحي شده‌اي را به ثبت رساند که در آن اشتعال ماده سوختني ، بلافاصله بعد از تزريق سوخت به داخل سيلندر انجام مي‌گرفت. اين اشتعال عامل حرارت زيادي بود که در اثر تراکم زياد هوا بوجود مي‌آمد. وي ابتدا دوست داشت که موتور وي پودر زغال سنگ را بسوزاند ولي به سرعت به نفت روي آورد و نتايج قابل توجهي گرفت.
طي سالهاي متمادي پس از اختراع موتور ديزل ، از اين نوع موتور عمدتا و منحصرا در کارهاي درجا و سنگين از قبيل توليد برق ، تلمبه کردن آب ، راندن قايق‌هاي مسافري و باري و همچنين براي توليد قدرت جهت رفع بعضي از نيازهاي کارخانجات استفاده مي‌شد. اين موتورها سنگين ، کم سرعت ، داراي يک يا چند سيلندر و از نوع دوزمانه يا چهارزمانه بودند.
پيشرفت بيشتر موتورهاي ديزل ، تا توسعه سيستم‌هاي پيشرفته تزريق سوخت در دهه 1930 طول کشيد. در اين سالها رابرت بوش توليد انبوه پمپ‌هاي سوخت‌پاش خود را آغاز کرد. توسعه پمپ‌‌هاي سوخت‌پاش (پمپ‌هاي انرژکتور) با توسعه موتورهاي کوچکي که براي استفاده در خودروها مناسب بودند متعادل شد.
موتورهاي ديزل سبکتري که سرعتشان نيز بالا بود در سال 1925 به بازار عرضه شدند. با آنکه پيشرفت در ساخت اين موتورها کند بود. اما در سال 1930 موتورهاي ديزل قابل اطمينان که به خوبي طراحي شده‌بودند و چند سيلندر و سريع نيز بودند به بازار عرضه شد. اين پيشرفت تا پايان جنگ جهاني دوم براي مدتي کند بود. ليکن از آن تاريخ تا کنون طراحي و توليد اين موتورها به طريقي پيشرفت نموده است که امروزه استفاده گسترده و فراگير از موتورهاي ديزل را شاهد هستيم.

تقسيمات

موتورهاي ديزل نيز مانند ساير موتورهاي احتراق داخلي بر مبناهاي مختلفي قابل طبقه‌بندي هستند. مثلا مي‌توان موتورهاي ديزل را بر حسب مقدار دفعات احتراق در هر دور گردش ميل لنگ به موتورهاي ديزل دوزمانه و يا موتورهاي ديزل چهارزمانه تقسيم‌بندي نموده و يا بر حسب قدرت توليدي که به شکل اسب بخار بيان مي‌گردد. يا بر حسب تعداد سيلندر و يا شکل قرارگيري سيلندرها که بر اين اساس به دو نوع موتورهاي خطي و موتورهاي V يا خورجيني تقسيم بندي مي‌کردند و ...

ساختمان

ساختار موتورهاي ديزل نه تنها در سيستم تغذيه و تنظيم سوخت با موتورهاي اشتعال جرقه‌اي تفاوت مي‌کند. بنابراين ساختارهاي بسيار مشابهي ميان اين موتورها وجود دارد و تنها تفاوت ساختماني آنها قطعات زير است که در موتورهاي ديزل وجود دارد و در ساير موتورهاي احتراق داخلي وجود ندارد.
پمپ انژکتور :__ وظيفه تنظيم ميزان سوخت و تامين فشار لازم جهت پاشش سوخت را به عهده دارد.
انژکتورها : باعث پودر شدن سوخت و گازبندي اتاقک احتراق مي‌شوند.
فيلترهاي سوخت : باعث جداسازي مواد اضافي و خارجي از سوخت مي‌شوند.
لوله‌هاي انتقال سوخت : مي‌بايست غيرقابل اشباع بوده و در برابر فشار پايداري نمايند.
توربوشارژر : باعث افزايش هواي ورودي به سيلندر مي‌شوند.

طرزکار

همانگونه که اشاره شد موتورهاي ديزل بر اساس نحوه کارکردن به دو دسته موتورهاي 4 زمانه و 2 زمانه تقسيم مي‌شوند. ليکن در هر دوي اين موتورها چهار عمل اصلي انجام مي‌گردد که عبارتند از مکش يا تنفس - تراکم - انفجار و تخليه اما بر حسب نوع موتورها ممکن است اين مراحل مجزا و يا بصورت توام انجام گيرند.

سيکل موتورهاي ديزل چهارزمانه

زمان تنفس :

پيستون از بالاترين مکان خود (نقطه مرگ بالا) به طرف پايين‌ترين مکان خود در سيلندر (نقطه مرگ پايين) حرکت مي‌کند در اين زمان سوپاپ تخليه بسته است و سوپاپ هوا باز است. با پايين آمدن پيستون يک خلا نسبي در سيلندر ايجاد مي‌شود و هواي خالص از طريق مجراي سوپاپ هوا وارد سيلندر مي‌گردد. در انتهاي اين زمان سوپاپ هوا بسته شده و هواي خالص در سيلندر حبس مي‌گردد.

زمان تراکم :

پيستون از نقطه مرگ پايين به طرف بالا (تا نقطه مرگ بالا) حرکت مي‌کند و در حاليکه هر سوپاپ بسته‌اند (سوپاپ هوا و سوپاپ تخليه) هواي داخل سيلندر متراکم مي‌گردد و نسبت تراکم به 15 تا 20 برابر مي‌رسد. فشار داخل سيلندر تا حدود 40 اتمسفر بالا مي‌رود و بر اثر اين تراکم زياد حرارت هوا داخل سيلندر به شدت افزايش يافته و به حدود 600 درجه سانتيگراد مي‌رسد.

زمان قدرت :

در انتهاي زمان تراکم در حاليکه هر دو سوپاپ همچنان بسته‌اند و پيستون به نقطه مرگ بالا مي‌رسد مقداري سوخت روغني (گازوئيل) به درون هوا فشرده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشيده مي‌شود و ذرات سوخت در اثر اين درجه حرارت زياد محترق مي‌گردند. پس از خاتمه تزريق سوخت عمل سوختن تا حدود 3/2 از زمان قدرت ادامه پيدا مي‌کند.
فشار زياد گازهاي منبسط شده (به علت احتراق) پيستون را به طرف پايين و تا نقطه مرگ پايين مي‌راند. حرکت پيستون از طريق شاتون به ميل‌لنگ منتقل مي‌شود و موجب گردش ميل‌لنگ مي‌گردد. در اين مرحله حرارت گازهاي مشتعل شده به 2000 درجه سانتيگراد مي‌رسد و فشار داخل سيلندر تا حدود 80 اتمسفر افزايش مي‌يابد.

زمان تخليه :

با رسيدن پيستون به نقطه مرگ پايين در مرحله قدرت ، سوپاپ تخليه باز مي‌شود و به گازهاي سوخته تحت فشار اوليه اجازه مي‌دهد سيلندر را ترک کند. پس پيستون از نقطه مرگ پايين به طرف بالا حرکت مي‌کند و تمام گازهاي سوخته را بيرون از سيلندر مي‌راند. در پايان پيستون يکبار ديگر به طرف پايين حرکت مي‌کند و با شروع زمان تنفس سيکل جديدي آغاز مي‌گردد.

سيکل موتور دوزمانه ديزل

در اين نوع موتورهاي دوزمانه سوپاپ تنفس هواي تازه ، نظير آنچه در موتورهاي چهارزمانه ذکر شد وجود ندارد. و به جاي آن در فاصله معيني از سه سيلندر ، مجراهايي در بدنه سيلندر تعبيه شده است. که پيستون در قسمتي از مسير خود جلوي آنها را مي‌بندد، اصول کار اين موتورها در دوزمان است، که در واقع در هر دور چرخش ميل‌لنگ اتفاق مي‌افتد.

زمان اول :

پيستون از نقطه مرگ پايين به طرف بالا و تا نقطه مرگ بالا حرکت مي‌کند. در اين زمان پيستون پس از عبور از جلو مجاري تنفس هواي تازه را تاحد معيني متراکم مي‌سازد. در طول اين زمان سوپاپ تخليه که در قسمت فوقاني سيلندر و در داخل سه سيلندر قرار دارد کماکان بسته مانده است.

زمان دوم :

در انتهاي زمان اول مقداري سوخت روغني (گازوئيل) به صورت پودرشده به درون هواي متراکم شده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشيده مي‌شود و ذرات سوخت محترق مي‌گردد. فشار زياد گازهاي محترق شده پيستون را به طرف پايين مي‌راند. پيستون در مسير حرکت روبه پايين خود جلو مجاري تنفس هواي تازه را باز مي‌کند. در اين موقع هواي تازه به شدت وارد سيلندر مي‌گردد. در همين حال سوپاپ تخليه نيز باز مي‌گردد و گازهاي حاصل از احتراق بوسيله هواي تازه از سيلندر خارج مي‌گردند. پس از رسيدن پيستون به نقطه مرگ پايين سيکل جديدي آغاز مي‌شود.

و نحوه عملکرد موتورهاي ديزل

بسيار از ما با ديدن کاميون هاي قدرتمند ده ها تني و بارهاي سنگين آنها به اين فکر فرو مي رويم که عامل به وجود آمدن اين قدرت و گشتاور عظيم چه موتوري است ، در کشور ما بر خلاف موتورهاي بنزيني که پيشرفت هاي نسبتا خوبي داشته اند موتورهاي ديزلي هيچ پيشرفتي نداشته و خودروهاي سنگين فعلي مثل BENZ 911 ، MACK ، DAF يا انواع جديدتر کاميون هاي قدرتمند FH12 ، HOWO ، ACROS و .... همگي از تکنولژي صد در صد واردتي استفاده مي کنند .
موتورهاي ديزلي در ظاهر شبيه به موتورهاي بنزيني بوده و تفاوت آنها فقط در مقاوم تر بودن اجزا و متعلقات و اندازه بزرگتر قطعات آنها مي باشد ، مثلا پيستون هاي قدرتمند – ميل لنگ هاي سخت کاري شده و آهنگري پرسي شده – شاتون هاي فورجينگي قوي و .... مي باشد .
اما تفاوت اصلي اين موتورها با موتورهاي بنزيني در نحوه سوخت رساني و نحوه اشتعال سوخت است ، در موتورهاي بنزيني سوخت در کاربراتور با هوا مخلوط شده و يا توسط انژکتور به هوا اضافه مي شد ولي در موتورهاي ديزلي هواي خالص وارد سيلندر شده و به حدي متراکم مي گردد که با پاشش سوخت درون محفظه آتشين سيلندر احتراق خود به خود آغاز مي شود
همچنين در موتورهاي بنزيني نياز به تشکيلات جرقه زني از قبيل کوئل – دلکو – واير هاي فشار قوي – شمع – مگنت – يا سيستم هاي جديدتر سنسور هاي الکترونيکي جهت تعيين زمان جرقه مي باشد ولي در ديزل احتراق خود به خود بوده و نياز به موارد فوق نمي باشد ، ( در موتورهاي جديد ديزل براي بهبود کيفيت احتراق در کنار انژکتور درون سيلندر يک شمع هم جهت ايجاد به موقع جرقه تعبيه شده است ) .

ايجاد فشار در موتور ديزل

همانطور که گفته شد در موتور ديزل سوخت با فشار زياد درون محفظه سيلندر پاشيده مي شود ، ما به ابتداي مسير سوخت در باک ميرويم تا سرنوشت آن را از باک تا انژکتور ( درون سيلندر ) بررسي کنيم .

پمپ اوليه

سوخت از باک توسط پمپ اوليه ( سه گوش ) مکيده مي شود ، درون پمپ سه گوش يک پيستون کوچک متصل به دسته پيستون ، فنر ، غلطک که انرژي خود را از بادامک خارج ازمرکز مي گيرد ، سوپاپ ورودي و خروجي مي باشد .

وقتي بادامک از زير غلطک خارج مي شود پيستون تحت اثر نيروي فنر به سمت پايين رانده مي شود و به علت حرکت سريع آن و ازدياد حجم در فضاي بالاي آن سوخت وارد آن فضا مي شود ، در کورس دوم با بالا آمدن پيستون فشار افزليش يافته و سوپاپ خروجي باز مي شود و سوخت به فيلتر ها مي رود .

نحوه عملکرد پمپ اوليه موتور ديزل :

فيلترها

سوخت بر اساس نوع مصرف به طرق مختلفي تصفيه مي شود که انواع : موازي – سري موجود است . فيلتر ها معمولا داراي جنس هاي کاغذي – نمدي – کتاني هستند که در اين ميان نوع کاغذي بالا ترين قدرت تصفيه را داشته و در موتورهاي کاترپيلار – پرکينز – و ..... که نياز به دقت تصفيه بالا دارند مورد استعمال دارند .
* قسمت هاي ياد شده جز مدار فشار ضعيف موتور ديزل مي باشند .

منابع:

1-http://automechaniccrop.parsiblog.com
2-http://daneshnameh.roshd.ir
3-http://www.parsikhodro.com

/س