موتور دیزل

 عبارت دیزل اسم یک اختراع کننده و پژوهشگر آلمانی به اسم رودلف دیزل بود که در سال ۱۸۹۲ پس از چهارده سال کار شبانه‌روزی، نوع ویژه ای از موتورهای احتراق داخلی را به ثبت رساند، به پاس احترام به این اختراع کننده این گونه از موتورها را موتور دیزل نامیدند.
موتور دیزل، به گستره ی ویژه ای از موتورها بیان می گردد که بدون نیاز به یک جرقه الکتریکی توانایی این را دارند که ماده سوختنی را شعله‌ور و بسوزاند. در این گونه از موتورها برای شعله ‌ور کردن سوخت از درجه حرارت ‌های بالا استفاده می گردد. به این حالت که در ابتدا دمای اتاقک احتراق را خیلی بالا برده و سپس بعد از این که دما به مقدار لازم بالا رفت ماده سوختنی را با هوا مخلوط می نمایند.

جهت سوزاندن یک نوع ماده سوختی به دو پارامتر حرارت و اکسیژن نیاز می باشد. اکسیژن به وسیله ی مجرای ورودی موتور داخل محفظه سیلندر می گردد و بعداً از طریق پیستون منقبض می شود. این منقبض بودن آنچنان بالا می باشد که باعث بروز درجه حرارت بسیار بالا می شود. در ادامه عامل سوم منظور ماده سوختنی به گرما و اکسیژن افزوده می گردد که در آخر آن سوخت شعله‌ ور می گردد.
در سال ۱۸۹۰ میلادی آکروید استوارت صاحب امتیاز تولید موتور دیزل را دریافت نمود که در این ساختار موتور دیزل هوای خالص در سیلندر موتور دیزل متراکم می شد و بعداً (به دلیل مانع شدن از اشتعال پیش‌رس) سوخت به درون هوای منقبض شده تزریق می‌شد، این موتور دیزل با فشار پایین تولید شده بودند و برای روشن کردن سوخت تزریق می شود به وسیله ی یک لامپ الکتریکی و یا از طرق دیگر در خارج از سیلندر استفاده می گردد.
در سال ۱۸۹۲ دکتر رودلف دیزل صاحب امتیاز موتور دیزلی طراحی شده ی خود را به ثبت رسانید که در آن مشتعل شدن ماده ی سوختنی، بلافاصله بعد از تزریق ماده ی سوختنی به درون سیلندر انجام می‌پذیرفت. این شعله ور شدن باعث عامل درجه حرارت بالایی می شد که در اثر تراکم بالای هوا تولید می شد. دکتر دیزل علاقه داشت که موتور دیزل  ایشان پودر زغال سنگ را بسوزاند اما به سرعت به نفت روی آورد و نتایج قابل توجهی به دست آورد.
در طی سال های اخیر پس از تولید موتور دیزل، از این موتور دیزل عموماً و به صورت انحصاری در فعالیت های سنگین مانند تولید نمودن برق، پمپاژ نمودن آب، حرکت دادن کشتی های مسافری و باری و همچنین جهت تولید قدرت برای از بین بردن برخی از نیازهای کارخانه ها استفاده می گردد. این موتور دیزل ها سنگین، سرعت پایین، شامل یک یا چند سیلندر و از نوع دوزمانه یا چهارزمانه بودند.
پیشرفت اکثر موتور دیزل ها، تا پیشرفت سیستم‌های پیشرفته تزریق سوخت تا سال ۱۹۳۰ به دارازا کشید. در این مدت ها رابرت بوش سازنده ی انبوه پمپ ‌های سوخت ‌پاش خود را آغاز نمود. گسترش پمپ ‌های سوخت ‌پاش که همان پمپ ‌های انرژکتور با پیشرفت موتورهای دیزلی کوچکی که جهت استفاده نمودن در خودروها ایده آل بودند متعادل شد.
موتور دیزل که وزنشان سبکتر بودند و سرعت آنها نیز بالا بود در سال ۱۹۲۵ به بازار عرضه نمودند. با وجود اینکه پیشرفت در تولید این موتور دیزل ها کند بود. اما در سال ۱۹۳۰ موتور دیزل ها قابل اطمینان که به طور مناسبی طراحی شده ‌بودند، چند سیلندر بوده و با سرعت نیز بودند به بازار ورود کرد. این پیشرفت در موتور دیزل ها تا پایان جنگ جهانی دوم برای یک مدتی پایین بود. اما از آن زمان تا به الان طراحی و ساخت این موتور دیزل ها به شیوه ای پیشرفت کرده است که امروزه استفاده گسترده و بالایی از موتورهای دیزل را مشاهده می کنیم.

موتور دیزل نیز به مانند سایر موتور دیزل های احتراق داخلی بر اساس مختلفی قابل طبقه بندی می باشد. به عنوان نمونه می‌توان موتور دیزل را بر اساس اندازه ی تعداد احتراق در هر دور گردش میل لنگ به موتور دیزل چهار زمانه و یا موتور دیزل دوزمانه بخش بندی نمود و یا بر اساس قدرت تولیدی که به نوع اسب بخار بیان می شود. یا بر طبق تعداد سیلندر و یا شکل قرارگیری سیلندرها که بر این اساس به دو نوع موتورهای خطی و موتورهای V یا خورجینی تقسیم‌بندی می‌کردند و ...

طرح و چهارچوب ساختار موتور دیزل فقط در سیستم مصرف و تنظیم سوخت با موتورهای دیزل اشتعال جرقه‌ای متفاوت است؛ پس چهارچوب بسیار مشابهی بین این موتور دیزل ها وجود دارد و تنها تفاوت ساختاری آنها دستگاهها و قطعات ذیل می باشد که در موتور دیزل ها وجود دارد و در بقیه ی موتور دیزل های احتراق داخلی وجود خارجی ندارد.

• پمپ انژکتور : مسئولیت تنظیم اندازه ی سوخت و تأمین نمودن فشار کافی برای پاشیدن سوخت بر عهده این قطعه می باشد.
• انژکتورها : وظیفه ی پودر کردن سوخت و گازبندی اتاقک منقبض می گردند.
• فیلتر سوخت رسانی : وظیفه ی جداساز کردن مواد خارجی و اضافی از سوخت را در موتور دیزل دارد.
• لوله‌ ی منتقل نمودم سوخت موتور دیزل : این لوله های موتور دیزل  باید غیر قابل اشباع باشد و در مقابل فشار استقامت کند.
• توربو شارژر موتور دیزل: وظیفه ی بالا بردن هوای ورودی به داخل سیلندر های موتور دیزل می‌شود.

به همان صورت که توضیح داده شد موتور دیزل بر نوع و نحوه کارکردن به دو دسته تقسیم می شوند موتور دیزل چهارزمانه و موتور دیزل دوزمانه می باشند. ولی در هر دو مدل این موتور دیزل ها هر چهار فعالیت اصلی انجام می پذیرد که عبارت است از مکش یا تنفس، تراکم یا فشار، انفجار و تخلیه دود اما بر اساس نوع موتورها امکان دارد این مراحل جدا و یا به حالت همزمان انجام می پذیرد.

سیکل موتور دیزل های چهار زمانه

1. زمان تنفس
   پیستون از اوج محل خود به سمت پایین‌ترین محل خود در سیلندر حرکت می نماید در این مدت سوپاپ برای عمل تخلیه بسته بوده و سوپاپ برای هوا باز می باشد. با کاهش سطح پیستون یک محدوده خلأ جزئی در محدوده سیلندر تولید می گردد و هوای خالص به وسیله ی مجرای سوپاپ هوا موتور دیزل داخل سیلندر می شود. در پایان این بازه سوپاپ هوای موتور دیزل بسته می شود و هوای خالص در داخل سیلندر موتور دیزل محبوس می شود.
2. زمان تراکم
   پیستون موتور دیزل از نقطه درون سیلندر در پایینترین سطح به بالاترین نقطه در داخل سیلندر حرکت می نماید و در طورتی که هر دو سوپاپ بسته شده باشد سوپاپ تخلیه و سوپاپ هوا، هوای درون سیلندر منقبض می‌ شود و در این حالت نسبت تراکم از ۱۵ تا ۲۰ برابر افزایش پیدا می کند. فشار درون سیلندر به اندازه ی ۴۰ اتمسفر افزایش پیدا می کند و به دیلیل این منقبض شدن بالا حرارت هوا درون سیلندر موتور دیزل به شدت بالا می رود و به اندازه ی ۶۰۰ درجه سانتیگراد می‌رسد.
3. زمان قدرت
   در پایان زمان منقبض شدن در حالتی که هر دو سوپاپ موجود در موتور، موتور دیزل بسته می باشند و پیستون به بالاترین نقطه خود در سیلندر می رسد مقداری گازوئیل به داخل هوا منقبض و پر حرارات موجود در اتاقک احتراق تزریق می گردد و قطرات ماده سوختنی در اثر این درجه حرارت بسیار بالا آتش می گیرند. پس از پایان تزریق کردن سوخت مرحله ی سوختن تا اندازه ی ۳/۲ از زمان قدرت امتداد صورت می گیرد.
   فشار بالای گازهای متراکم شده به دلیل احتراق پیستون را به سمت پایین و تا پایینترین نقطه سیلندر حرکت می نماید. حرکت پیستون موتور دیزل به وسیله ی شاتون به قطعه ی میل‌ لنگ انتقال پیدا می کند و باعث چرخش میل‌ لنگ می شود. در این قسمت درجه حرارت گازهای آتش گرفته به دو هزار درجه سانتیگراد می‌رسد و فشار درون سیلندر موتور دیزل تا اندازه ی ۸۰ اتمسفر بالا می رود.
4. زمان تخلیه
   هنگام نزدیک شدن پیستون به پایینترین نقطه در سیلندر مرحله قدرت، سوپاپ تخلیه باز می گردد و گازهای سوخته شده که تحت فشار می باشداجازه داده می شود محفظه ی سیلندر را ترک نماید. سپس پیستون از پایینترین نقطه درون سیلندر به سمت بالا حرکت می‌کند و تمام گازهای سوخته در درون سیلندر را بیرون می ریزد. در مرحله ی آخر پیستون یک بار دیگر به سمت نقطه پایین حرکت می نماید و با استارت تایم تنفس دوره ی جدیدی شروع می شود.

سیکل موتور دیزل های دوزمانه

در این گونه از موتور دیزل های دو زمانه سوپاپ تنفس هوای تازه، به مانند آن که در موتور دیزل های چهار زمانه عنوان شد وجود خارجی ندارد و به جای آن در فاصله مشخصی از 3 سیلندر، مجراهایی در بدنه سیلندر ساخته شده، که پیستون در بخشی از مسیر خود مقابل آنها را می‌بندد، اصل کار این موتور دیزل ها در 2 زمان می باشد، که در حقیقت در هر دور چرخش میل‌لنگ اتفاق می پذیرد.

1. زمان اول
   پیستون از پایین ترین نقطه در داخل سیلندر به سمت بالا و تا بالاترین نقطه در داخل سیلندر حرکت می نماید. در این برهه پیستون پس از عبور از جلو مجاری تنفس هوای تازه را تا اندازه مشخصی منقبض می کند. در این برهه زمانی سوپاپ تخلیه که در بخش بالایی سیلندر و در درون سه سیلندر قرار دارد همچنان بسته می ماند.
2. زمان دوم
   در پایان تایم اول اندازه ای گازوئیل به حالت پودر شده به داخل هوای منقبض شده و داغ موجود در محفظه احتراق تزریق می گردد و قطرات سوخت آتش می گیرد. فشار بالای گازهای آتش گرفته شده پیستون را به سمت پایین حرکت می دهد. پیستون در مسیر حرکت به سمت پایین خود جلو مجاری تنفس هوای تازه را باز می نماید. در این زمان هوای جدید با سرعت بالا وارد سیلندر می شود. در همین حین سوپاپ تخلیه نیز باز می شود و گازهای حاصل از آتش گرفتن از طریق هوای تازه از سیلندر خارج می شود. پس از رسیدن پیستون به پایین ترین نقطه در داخل سیلندر بازه ی زمانی جدیدی آغاز می گردد.