طرز کار موتور دیزل

روش کار موتورهای دیزل

در موتورهای دیزل عمل احتراق در محفظه سیلندر(بوش سیلندر) با احتراق سوخت گازوئیل انجام میشود که به موجب آن پیستون از طریق شاطون باعث ، حرکت رفت و برگشتی پیستون شده و حرکت انجام می گیرد . حرکت رفت و برگشتی پیستون توسط شاتون و میل لنگ به حرکت دورانی تبدیل می شود . در بالای سیلندر دو دریچه ورودی و خروجی ( سوپاپ ) وجود دارد که با گرفتن حرکت از میل سوپاپ ، اجازه ورود هوای مورد نیاز عمل احتراق و همچنین خروج دود حاصل از احتراق انجام شده را می دهند. در موتورهای دیزل سوخت توسط پمپ انژکتور به پودر تبدیل شده و سپس به داخل استوانه سیلندر پاشیده می شود. حرکت پیستون داخل سیلندر و تراکم سوخت و هوا داخل سیلندر و انفجار مخلوط سوخت و هوای متراکم شده و همچنین چرخش میل لنگ همراه با باز و بسته شدن سوپاپها در زمانهای معین و آزاد شدن انرژی شیمیایی سوخت و تبدیل آن به انرژی حرکتی است.

تفاوت موتورهای ۲ زمانه با ۴ زمانه

در موتورهای دو زمانه تعداد ۲ پیستون همزمان حرکت می کنند و دو پیستون دیگر همزمان از حرکت باز می ایستند. در موتورهای چهار زمانه هر چهار پیستون بطور همزمان حرکت و همزمان از حرکت را تکمیل و شروع می کنند.

حالت های موتور چهار زمانه
مکش (تنفس ): با حرکت پیستون از نقطه بالای سیلندر به طرف پایین سیلندر ، حجم داخل فضای بسته سیلندر افزایش یافته و لذا خلا نسبی ایجاد می شود و فشار داخل سیلندر از فشار جو کمتر می شود . در اثر اختلاف فشار میان فضای داخل سیلندر و هوای جو ، هوا وارد سیلندر می گردد.در این حالت سوپاپ ورودی باز است و میل لنگ ۱۸۰ درجه گردش کرده است . فشار داخل سیلندر در این مرحله حدودا ۰٫۸ الی ۰٫۹۵ اتمسفر (موتورهای بدون توربو شارژ )و دمای هوای ورودی حدودا ۳۰ تا ۵۰ درجه سانتی گراد می باشد.
تراکم ( کمپرس ): پیستون از نقطه پایین سیلندر به طرف بالا حرکت می کند و در اثر حرکت میل لنگ به طرف بالا ، هوای وارد شده به داخل سیلندر در مرحله قبل ( مکش ) ، متراکم می شود . با تراکم هوای داخل سیلندر ، جنبش مولکولی افزایش یافته و مولکول ها با یکدیگر و همچنین دیواره های سیلندر برخورد می کنند . انرژی حاصل از این جنب و جوش و برخورد به انرژی گرمایی تبدیل شده و هوای متراکم داغ می گردد . دمای هوای متراکم شده در موتورهای دیزل حدودا ۶۰۰ درجه سانتی گراد و فشار تا حدود ۴۰ اتمسفر می باشد . در این مرحله نیز میل لنگ ۱۸۰ درجه گردش کرده است و دریچه های سیلندر هر دو بسته می باشد.
احتراق (کار ): در این حالت سوخت (گازوئیل ) به وسیله سوخت پاش ( انژکتور ) به صورت پودر شده به داخل هوای متراکم گرم سیلندر پاشیده می شود . با تزریق سوخت داخل سیلندر عمل احتراق صورت می گیرد و پیستون را به سمت پایین سیلندر می راند . در این مرحله نیز هر دو سوپاپ بسته می باشند. در این مرحله درجه حرارت داخل سیلندرحدود ۲۰۰۰ درجه سانتی گراد و فشار داخل سیلندر حدود ۸۰ اتمسفرمیگردد. این مرحله تنها مرحله کار مفید در موتور است .در این مرحله نیز میل لنگ ۱۸۰ درجه دیگر گردش کرده است .
تخلیه: در این مرحله گازهای سوخته شده در مرحله احتراق ،با بالا آمدن پیستون به سمت بالای سیلندر از آن خارج می شوند .دراین مرحله سوپاپ خروجی باز است و میل لنگ نیز۱۸۰ درجه گردش میکند. پس از تخلیه دودها ،پیستون به سمت پایین سیلندر تغییر جهت داده و دور جدیدی آغاز می گردد. در موتورهای چهار زمانه در ۷۲۰ درجه گردش میل لنگ ( چهار گردش ۱۸۰ درجه ای معادل دو دور میل لنگ )، یک زمان احتراق وجود دارد که تنها زمان کار مفید موتور است و باعث چرخش میل لنگ و لذا ادامه سایر مراحل کار می گردد .
احتراق در موتور دیزل
مرحله احتراق یا انفجار تنها مرحله مفید موتور می باشد که در این مرحله سوخت از انژکتور بصورت پودر شده به هوای داغ متراکم شده داخل سیلندر تزریق میگردد و باعث اشتعال سوخت و افزایش فشار داخل سیلندر و در نتیجه آن پایین راندن پیستون میگردد. سوختن و اشتعال سوخت اساس کار تبدیل انرژی شیمیایی به مکانیکی در موتور دیزل می باشد . برای تولید قدرت در موتور دیزل به اشتعال یا سوختن سوخت نیاز داریم . اشتعال از به هم پیوستن اکسیژن ، گرما و ماده سوختنی بوجود می آید که به آنها اصطلاحا مثلث آتش گفته می شود .تامین اکسیژن ، ماده سوختنی و گرما در موتور چنین است :

اکسیژن: هوای محیط توسط موتور دیزلی مکیده می شود که اجزای غالب این هوا از اکسیژن و نیتروژن تشکیل شده است ، سایر اجزای جزئی هوا شامل آرگون ،دی اکسید کربن ، نئون ، امونیاک ، هلیم ، متان و کریپتون میباشد.
ماده سوختنی: ماده سوختنی در موتور دیزل ،گازوئیل میباشد . درجه سوختن یا خود اشتعالی گازوئیل حدودا ۲۵۰ درجه سانتیگراد میباشد. در برخی موتورها ممکن است ماده سوختنی گاز طبیعی CNG ، نفت و یا نسل جدید سوختها نظیر بیو دیزل و بیو گاز باشد.
گرما: گرمای لازم برای سوختن گازوئیل از تراکم هوای واردشده به سیلندر تامین میگردد . درجه هوای متراکم شده باید بیشتر از درجه اشتعال گازوئیل باشد تا به محض پاشش سوخت در هوای داغ اتوماتیک وار و فورا عمل اشتعال صورت گرفته و تولید قدرت شود .
هوای داخل سیلندر ۱۴ تا ۲۲ برابر( برحسب نوع موتور ) متراکم و کوچک شده و لذا تراکم هوا موجب افزایش جنب و جوش مولوکولی گاز و برخورد آنها با یکدیگر و همچنین دیواره های سیلندر میشود و در اثر این جنب و جوش ،دمای درونی گاز افزایش پیدا می کند. در محاسبات مربوط به موتور درجه حرارت گاز متراکم شده (نسبت تراکم) را بیشتر از درجه حرارت اشتعال گازوئیل در نظر می گیرند ، چرا که مقداری از گرما توسط قطعات موتور و همچنین مایع خنک کاری موتور گرفته و دفع میگردد .

سوخت گازوئیل و هوا با نسبت مشخص شده ای درون موتور مخلوط می شوند تا احتراق کامل و پر قدرتی را بوجود آورند .نسبت سوخت به هوا در موتورهای دیزل متغیر میباشد و هرچه نسبت سوخت بیشتر شود ،احتراق قدرتمندی رخ می دهد و دور موتور بالا می رود . میزان سوخت تزریقی به سیلندر در موتورها نباید از مینیمم آن کمتر شود چرا که موتور با دور بسیار کم و غیر عادی کار خواهد کرد و ازسوی دیگر مقدار سوخت تزریقی یه سیلندر هم نباید از مقدار ماکزیمم آن بیشتر شود ، چون نه تنها قدرت بیشتری بوجود نخواهد امد بلکه سبب تنش در موتور و پایین آمدن عمر قطعات و همچنین دود کردن موتور می گردد .البته مقدار کمترین و بیشترین سوخت تحویلی به سیلندر به نسبت قطر سیلندر و مقدار هوای ورودی به آن سنجیده می شود و در موتورهای مختلف متفاوت میباشد .

---

موتور دیزل ، هر موتور احتراق داخلی که در آن هوا باشدفشرده شده تا دمای کافی بالا برای احتراق سوخت دیزل تزریق شده به داخل سیلندر ، که در آن احتراق و انبساط فعال می شودپیستون . این تبدیل انرژی شیمیایی موجود در سوخت ذخیره شده را به انرژی مکانیکی ، که می تواند مورد استفاده قرار قدرت کامیون حمل و نقل، تراکتور بزرگ، لوکوموتیو، و کشتی های دریایی است. تعداد محدودی از خودروها نیز مانند برخی از مجموعه‌های ژنراتور برق، با موتور دیزلی کار می‌کنند.

احتراق گازوئیل
موتور دیزل یک دستگاه سیلندر پیستونی احتراق متناوب است. بر روی یک چرخه دو زمانه یا چهار زمانه کار می کند . با این حال، بر خلاف جرقه اشتعال موتور بنزینی ، موتور دیزل تنها هوا را به داخل القا می کند . موتورهای دیزلی معمولاً بانسبت تراکم در محدوده ۱۴:۱ تا ۲۲:۱٫ هر دو طرح موتور دو زمانه و چهار زمانه را می توان در میان موتورهایی با سوراخ (قطر سیلندر) کمتر از ۶۰۰ میلی متر (۲۴ اینچ) یافت. موتورهای با سوراخ های بیشتر از ۶۰۰ میلی متر تقریباً منحصراً سیستم های چرخه دو زمانه هستند.

موتور دیزل چهار زمانه

توالی معمولی از رویدادهای چرخه در یک موتور دیزل چهار زمانه شامل یک سوپاپ ورودی، نازل تزریق سوخت و سوپاپ اگزوز است، همانطور که در اینجا نشان داده شده است. سوخت تزریق شده با واکنش آن به هوای داغ فشرده در سیلندر مشتعل می شود، فرآیندی کارآمدتر از موتور احتراق داخلی با جرقه.

---

دایره المعارف بریتانیکا

موتور دیزل انرژی خود را با سوزاندن سوخت تزریق شده یا پاشیده شده به شارژ هوای فشرده و داغ درون سیلندر به دست می آورد. هوا باید تا دمایی بیشتر از دمایی که سوخت تزریقی می تواند مشتعل شود گرم شود. سوخت پاشیده شده به هوای دارای دمای بالاتر از دمای «اشتعال خودکار» سوخت، خود به خود با اکسیژن موجود در هوا واکنش داده و می سوزد. دمای هوا معمولاً بیش از ۵۲۶ درجه سانتیگراد (۹۷۹ درجه فارنهایت) است. با این حال، هنگام راه‌اندازی موتور، گاهی اوقات از گرمایش اضافی سیلندرها استفاده می‌شود، زیرا دمای هوای درون سیلندرها توسط هر دو نسبت تراکم موتور تعیین می‌شود.و دمای کار فعلی آن موتورهای دیزلی گاهی اوقات موتورهای احتراق تراکمی نامیده می شوند زیرا شروع احتراق به هوای گرم شده توسط تراکم متکی است تا جرقه الکتریکی.

در یک موتور دیزل، با نزدیک شدن پیستون به نقطه صفر بالای حرکت خود، سوخت معرفی می شود. سوخت تحت فشار بالا یا به a وارد می شودمحفظه پیش احتراق یا مستقیماً به محفظه احتراق پیستون سیلندر. به استثنای سیستم های کوچک و پرسرعت، موتورهای دیزلی از تزریق مستقیم استفاده می کنند.

موتور دیزل سیستم های تزریق سوخت معمولاً برای ارائه فشار تزریق در محدوده ۷ تا ۷۰ مگا پاسکال (۱۰۰۰ تا ۱۰۰۰۰ پوند بر اینچ مربع) طراحی شده اند. با این حال، چند سیستم با فشار بالاتر وجود دارد.

کنترل دقیق تزریق سوخت برای عملکرد یک موتور دیزل بسیار مهم است. از آنجایی که کل فرآیند احتراق با تزریق سوخت کنترل می شود، تزریق باید در موقعیت صحیح پیستون (یعنی زاویه میل لنگ ) شروع شود. در ابتدا سوخت در یک فرآیند تقریباً با حجم ثابت می سوزد در حالی که پیستون در نزدیکی نقطه مرده بالایی قرار دارد. با دور شدن پیستون از این موقعیت، تزریق سوخت ادامه می‌یابد و سپس فرآیند احتراق به صورت یک فرآیند تقریباً با فشار ثابت ظاهر می‌شود.

فرآیند احتراق در یک موتور دیزل ناهمگن است، یعنی سوخت و هوا قبل از شروع احتراق از قبل مخلوط نمی شوند. در نتیجه، تبخیر سریع و اختلاط سوخت در هوا برای سوختن کامل سوخت تزریقی بسیار مهم است. این امر تاکید زیادی بر طراحی نازل انژکتور دارد، به خصوص در موتورهای تزریق مستقیم.

کار موتور در طول ضربه قدرت به دست می آید. کورس قدرت شامل فرآیند فشار ثابت در حین احتراق و انبساط محصولات داغ احتراق پس از توقف تزریق سوخت است.

موتورهای دیزلی اغلب دارای توربوشارژ و پس از خنک شدن هستند. اضافه شدن الفتوربوشارژر وaftercooler می توانید افزایش عملکرد یک موتور دیزل از نظر هر دو قدرت و بهره وری .

بارزترین ویژگی موتور دیزل کارایی آن است. با فشرده سازی هوا به جای استفاده از مخلوط هوا و سوخت، موتور دیزل توسط مشکلات پیش اشتعال که گریبانگیر موتورهای جرقه ای با فشرده سازی بالا است محدود نمی شود. بنابراین، نسبت تراکم بالاتری را می توان با موتورهای دیزل نسبت به انواع جرقه اشتعال به دست آورد. به طور متناسب، بازده چرخه نظری بالاتری دارددر مقایسه با دومی، اغلب می توان متوجه شد. لازم به ذکر است که برای یک نسبت تراکم معین، بازده نظری موتور جرقه زنی بیشتر از موتور احتراق تراکمی است. با این حال، در عمل می توان موتورهای اشتعال تراکمی را با نسبت تراکم به اندازه کافی بالا به کار برد تا بازدهی بیشتر از آنچه که با سیستم های جرقه زنی قابل دستیابی است تولید کند. علاوه بر این، موتورهای دیزلی برای کنترل قدرت به گاز دادن مخلوط ورودی متکی نیستند. به این ترتیب، راندمان دور آرام و کاهش قدرت موتور دیزل بسیار برتر از موتور جرقه زنی است.

ایراد اصلی موتورهای دیزلی در آلایندگی هوا و انتشار گازهای سمی آنهاست. این موتور ها به طور معمول سطح بالایی از ذرات معلق (دوده)، نیتروژن واکنش تخلیه ترکیبات (که معمولا به تعیین NO X )، و بو در مقایسه با موتورهای اشتعال جرقه. در نتیجه در دسته موتورهای کوچک استقبال مصرف کننده کم است.

یک موتور دیزل با راندن آن از یک منبع قدرت خارجی تا زمانی که شرایطی فراهم شود که موتور بتواند با نیروی خود کار کند، راه اندازی می شود. ساده ترین روش شروع، ورود هوا از یک منبع پرفشار (حدود ۱٫۷ تا تقریبا ۲٫۴ مگا پاسکال) به هر یک از سیلندرها در زمان شلیک معمولی آنها است. هوای فشرده می شود به اندازه کافی گرم برای مشتعل کردن سوخت. سایر روش‌های راه‌اندازی شامل تجهیزات کمکی است و شامل پذیرش انفجار هوای فشرده به یک موتور فعال با هوا است که برای چرخاندن فلایویل موتور بزرگ طراحی شده است. تامین جریان الکتریکی به یک موتور راه اندازی الکتریکی که به طور مشابه به چرخ فلایویل موتور متصل است. و استفاده از یک موتور بنزینی کوچک به چرخ فلایویل موتور. انتخاب مناسب‌ترین روش راه‌اندازی به اندازه فیزیکی موتوری که باید راه‌اندازی شود، ماهیت بار متصل شده و اینکه آیا می‌توان بار را در حین راه‌اندازی قطع کرد یا نه، بستگی دارد.

انواع اصلی موتورهای دیزلی

موتورهای دیزل از نظر اندازه و قدرت به سه گروه اصلی, کوچک، متوسط ​​و بزرگ تقسیم میشوند.

• موتورهای دیزلی کوچک: موتورهای کوچک دارای توان خروجی کمتر از ۱۸۸ کیلووات یا ۲۵۲ هستند.اسب بخار . این رایج ترین نوع موتور دیزلی است که تولید می شود. این موتورها دراتومبیل ، نورکامیون ها و برخی کاربردهای کشاورزی و ساختمانی و به عنوان ژنراتورهای برق ثابت کوچک و همچنین نیروی محرکه کشتی های کوچک هستند. موتورهای دیزل کوچک, معمولاً از نوع موتورهای احتراق مستقیم خطی، چهار یا شش سیلندر هستند و برخی از مدلهای این نوع موتور به سیستم های خنک کننده پیشرفته امروزی که همان توربو شارژها هستند, مجهز شده اند.
• موتورهای دیزلی متوسط: موتورهای متوسط قدرتی بین ۱۸۸ تا ۷۵۰ کیلووات یا ۲۵۲ تا ۱۰۰۶ اسب بخار دارند. اکثر این موتورها در کامیون های سنگین استفاده می شوند. آنها معمولاً موتورهای تزریق مستقیم، خطی، شش سیلندر توربوشارژ و پس خنک هستند. برخی از موتورهای V-8 و V-12 نیز به این گروه اندازه تعلق دارند.
• موتورهای دیزلی بزرگ: موتورهای دیزلی بزرگ دارای توانی بیش از ۷۵۰ کیلووات هستند. این موتورهای منحصربه‌فرد برای کاربردهای دریایی، لوکوموتیو و مکانیکی و برای تولید برق مورد استفاده قرار می‌گیرند . در بیشتر موارد، سیستم‌های تزریق مستقیم، توربوشارژ و پس‌خنک هستند. هنگامی که قابلیت اطمینان و دوام بسیار مهم است، ممکن است با سرعت ۵۰۰ دور در دقیقه کار کنند.

موتورهای دوزمانه و چهار زمانه
همانطور که قبلا ذکر شد، موتورهای دیزلی برای کار در چرخه دو زمانه یا چهار زمانه طراحی شده اند. در موتورهای معمولی چهار زمانه،مصرف وسوپاپ های اگزوز و نازل تزریق سوخت در سر سیلندر قرار دارند. اغلب، ترتیبات سوپاپ دوگانه – دو دریچه ورودی و دو دریچه خروجی – استفاده می شود.

استفاده از چرخه دو زمانه می تواند نیاز به یک یا هر دو سوپاپ را در طراحی موتور برطرف کند. هواگیری و هوای ورودی معمولاً از طریق پورت‌های لاینر سیلندر تأمین می‌شود. خروجی اگزوز می تواند از طریق سوپاپ هایی که در سر سیلندر قرار دارند یا از طریق پورت هایی در آستر سیلندر باشد. ساخت موتور هنگام استفاده از طراحی پورت به جای نیاز به دریچه های اگزوز ساده می شود.

سوخت گازوئیل

فرآورده های نفتی معمولاً به عنوان سوخت موتورهای دیزلی استفاده می شوند عرقیات متشکل از سنگینهیدروکربن ها با حداقل ۱۲ تا ۱۶ اتم کربن در هر مولکول. این تقطیرهای سنگین تر از آنها گرفته می شودنفت خام پس از حذف قسمت های فرار بیشتر در بنزین . نقطه جوش این تقطیرهای سنگین از ۱۷۷ تا ۳۴۳ درجه سانتیگراد (۳۵۱ تا ۶۴۹ درجه فارنهایت) متغیر است. بنابراین دمای تبخیر آنها بسیار بالاتر از بنزین است که اتم های کربن کمتری در هر مولکول دارد. در ایالات متحده، مشخصات سوخت دیزل توسط سازمان منتشر شده استانجمن تست و مواد آمریکا (ASTM). ASTM D975 “مشخصات استاندارد برای روغن های سوخت دیزل” مشخصات پنج درجه از روغن های سوخت دیزل را پوشش می دهد :

درجه کم گوگرد شماره ۱-D – یک سوخت مقطر سبک با هدف خاص برای موتورهای دیزل خودرو که به سوخت گوگرد کم نیاز دارد و به فراریت بالاتری نسبت به سولفور درجه پایین شماره ۲-D نیاز دارد.

درجه کم گوگرد شماره ۲-D – یک سوخت تقطیر متوسط ​​همه منظوره برای موتورهای دیزل خودرو که به سوخت گوگرد کم نیاز دارند. همچنین برای کاربردهای غیرخودرویی به ویژه در شرایط سرعت و بار متغیر مناسب است.

درجه ۱-D – یک سوخت تقطیر سبک با هدف خاص برای موتورهای دیزل خودرو در کاربردهایی که به فراریت بالاتری نسبت به سوخت های درجه ۲-D نیاز دارند.

گرید شماره ۲-D – یک سوخت تقطیر متوسط ​​همه منظوره برای موتورهای دیزل خودرو، که همچنین برای استفاده در کاربردهای غیرخودرویی، به ویژه در شرایط سرعت و بار متغییر، مناسب است.

درجه شماره ۴-D – یک سوخت تقطیر سنگین، یا ترکیبی از تقطیر و روغن باقیمانده، برای موتورهای دیزلی با سرعت کم و متوسط ​​در کاربردهای غیرخودرویی که شامل سرعت و بار غالباً ثابت است.

آب و رسوب موجود در سوخت می تواند برای عملکرد موتور مضر باشد. سوخت پاک برای سیستم های تزریق کارآمد ضروری است. سوخت‌های با پسماند کربن بالا را می‌توان به بهترین نحو توسط موتورهایی با چرخش کم سرعت اداره کرد. همین امر در مورد کسانی که محتوای خاکستر و گوگرد بالایی دارند نیز صدق می کند. درعدد ستان که کیفیت احتراق یک سوخت را مشخص می کند، با استفاده از ASTM D613 “روش تست استاندارد برای تعداد ستان روغن سوخت دیزل” تعیین می شود.

پیشرفت موتورهای دیزل

رودولف دیزل ، مهندس آلمانی، پس از جستجوی دستگاهی برای افزایش کارایی موتور اتو (اولین موتور چرخه چهار زمانه، ساخته شده توسط مهندس آلمانی قرن نوزدهم) ایده موتوری را که اکنون نام او را به خود گرفته است، در سر گرفت. نیکولاس اتو ). دیزل متوجه شد که فرآیند احتراق الکتریکی موتور بنزینی را می توان حذف کرد، اگر در طول حرکت فشرده سازی یک دستگاه سیلندر پیستون، فشرده سازی بتواند هوا را تا دمایی بالاتر از دمای خود اشتعال یک سوخت معین گرم کند. دیزل چنین چرخه ای را در اختراعات خود در سال های ۱۸۹۲ و ۱۸۹۳ پیشنهاد کرد.

در ابتدا، زغال سنگ پودر یا نفت مایع به عنوان سوخت پیشنهاد شد. دیزل پودر زغال سنگ، محصول جانبی معادن زغال سنگ سار، را به عنوان سوختی در دسترس دید. قرار بود از هوای فشرده برای وارد کردن غبار زغال سنگ به داخل سیلندر موتور استفاده شود. با این حال، کنترل سرعت تزریق زغال سنگ دشوار بود، و پس از اینکه موتور آزمایشی در اثر انفجار از بین رفت، دیزل به نفت مایع تبدیل شد. او همچنان سوخت را با هوای فشرده وارد موتور کرد .

اولین موتور تجاری ساخته شده بر اساس اختراعات دیزل در سنت لوئیس، مو، نصب شد آدولفوس بوش ، یکی از آنها را در نمایشگاهی در مونیخ به نمایش گذاشته بود و مجوزی را از دیزل برای ساخت و فروش موتور در ایالات متحده و کانادا خریداری کرده بود. این موتور سال ها با موفقیت کار کرد و پیشرو موتور Busch-Sulzer بود که نیروی بسیاری را تامین می کرد.زیردریایی های نیروی دریایی ایالات متحده در جنگ جهانی اول. موتور دیزل دیگری که برای همین منظور مورد استفاده قرار گرفت Nelseco بود که توسط شرکت کشتی و موتور نیو لندن در Groton، Conn ساخته شد.

موتور دیزل به نیروگاه اصلی تبدیل شد زیردریایی در طول جنگ جهانی اول . این نه تنها در استفاده از سوخت مقرون به صرفه بود، بلکه در شرایط زمان جنگ نیز قابل اعتماد بود. سوخت دیزل که فرار کمتری نسبت به بنزین داشت، با خیال راحت تری ذخیره و نگهداری می شد.

در پایان جنگ، بسیاری از مردانی که با گازوئیل کار می کردند، به دنبال شغل در زمان صلح بودند. سازندگان شروع به تطبیق دیزل ها برای اقتصاد زمان صلح کردند. یکی از اصلاحات توسعه به اصطلاح بودنیمه دیزلی که در یک چرخه دو زمانه با فشار تراکم کمتر کار می کرد و از یک لامپ یا لوله داغ برای احتراق شارژ سوخت استفاده می کرد. این تغییرات منجر به ساخت و نگهداری موتور ارزان‌تر شد.

تکنولوژی تزریق سوخت
یکی از ویژگی های قابل اعتراض دیزل کامل، نیاز به هوای پرفشار و تزریقی بود کمپرسور . نه تنها برای به حرکت درآوردن کمپرسور هوا به انرژی نیاز بود، بلکه یک اثر برودتی که باعث تأخیر در اشتعال می شد، زمانی کههوای فشرده ، معمولاً ۶٫۹ مگا پاسکال (۱۰۰۰ پوند بر اینچ مربع)، ناگهان به داخل سیلندر منبسط شد ، که در فشاری در حدود ۳٫۴ تا ۴ مگا پاسکال (۴۹۳ تا ۵۸۰ پوند بر اینچ مربع) بود. دیزل به هوای پرفشار نیاز داشت تا بتواند زغال‌سنگ پودر شده را به داخل سیلندر وارد کند. هنگامی که نفت مایع جایگزین زغال سنگ پودر شده به عنوان سوخت شد، الفپمپ می تواند جایگزین کمپرسور هوای پرفشار شود.

روش های مختلفی برای استفاده از پمپ وجود داشت. در انگلستان، شرکت ویکرز از چیزی استفاده می‌کرد که به آن می‌گفتندروش مشترک ریل، که در آن یک باتری از پمپ ها سوخت را تحت فشار در لوله ای که طول موتور را با سرب به هر سیلندر می گذراند، نگه می دارد. از این خط تامین سوخت ریلی (یا لوله)، یک سری از شیرهای تزریق، شارژ سوخت را به هر سیلندر در نقطه مناسب در چرخه خود می‌پذیرفتند. روش دیگری از پمپ‌های بادامک یا از نوع پیستونی استفاده می‌کرد تا سوخت را تحت فشار بالا و لحظه‌ای به شیر تزریق هر سیلندر در زمان مناسب برساند.

حذف کمپرسور هوای تزریق گامی در مسیر درست بود، اما مشکل دیگری وجود داشت که باید حل شود: موتور اگزوز حاوی مقدار زیادی ازدود ، حتی در خروجی‌هایی که در اندازه اسب بخار موتور هستند و حتی اگر هوای کافی در سیلندر وجود داشته باشد تا شارژ سوخت بدون باقی ماندن اگزوز تغییر رنگ داده شود که معمولاً نشان دهنده اضافه بار است. مهندسان در نهایت متوجه شدند که مشکل این بود که هوای تزریقی پرفشار لحظه‌ای که به داخل سیلندر موتور منفجر می‌شد، شارژ سوخت را به طور موثرتری نسبت به نازل‌های سوخت مکانیکی جایگزینی که قادر به انجام آن بودند، پخش می‌کرد و در نتیجه بدون کمپرسور هوا، سوخت مجبور بود برای تکمیل فرآیند احتراق ، اتم‌های اکسیژن را جستجو کنید ، و از آنجایی که اکسیژن تنها ۲۰ درصد هوا را تشکیل می‌دهد، هر اتم سوخت تنها یک شانس از هر پنج اتم داشت که با یک اتم اکسیژن مواجه شود. نتیجه سوختن نامناسب سوخت بود.

طراحی معمول یک نازل، سوخت را به شکل دایره ایی وارد سیلندر می کرد. اسپری مخروطی، با بخاری که از نازل ساطع می شود، نه در یک جریان یا جت. برای پخش کاملتر سوخت کار بسیار کمی انجام داد. اختلاط بهبودیافته باید با ایجاد حرکت اضافی به هوا انجام شود، معمولاً با چرخش هوای تولید شده توسط القاء یا حرکت شعاعی هوا، به نامیا هر دو را از لبه بیرونی پیستون به سمت مرکز له کنید. روش های مختلفی برای ایجاد این چرخش و له کردن به کار گرفته شده است. بهترین نتایج ظاهراً زمانی حاصل می شود که چرخش هوا رابطه مشخصی با نرخ تزریق سوخت داشته باشد. استفاده کارآمد از هوای داخل سیلندر نیازمند سرعت چرخشی است که باعث می‌شود هوای محبوس شده به طور مداوم از یک اسپری به اسپری بعدی در طول دوره تزریق حرکت کند، بدون اینکه بین چرخه‌ها فرونشست شود.

قیمت موتورهای دیزل

در سال ۱۹۱۴ یک مهندس جوان آمریکایی،ویلیام تی پرایس، شروع به آزمایش موتوری کرد که با نسبت تراکم پایین‌تری نسبت به موتور دیزلی کار می‌کرد و در عین حال به لامپ یا لوله داغ نیاز نداشت. به محض اینکه آزمایش‌های او امیدوارکننده شد، برای ثبت اختراع اقدام کرد و نام موتور خود را پرایس گذاشت.

در موتور پرایس، فشار تراکم انتخابی نزدیک به ۱٫۴ مگا پاسکال (۲۰۳ پوند بر اینچ مربع) دمای کافی برای احتراق شارژ سوخت را در هنگام استارت فراهم نمی کرد. احتراق توسط یک سیم پیچ ظریف در محفظه احتراق انجام شد.برای این کار از سیم نیکروم استفاده می‌شد، زیرا وقتی جریان الکتریکی از آن عبور می‌کرد، به راحتی می‌توان آن را تا حد تابش گرم کرد. موتور آزمایشی تک سیلندر افقی با سوراخ ۴۳ سانتی متر (۱۷ اینچ) و کورس (حداکثر حرکت پیستون) ۴۸ سانتی متر (۱۹ اینچ) داشت و با سرعت ۲۵۷ دور در دقیقه کار می کرد. از آنجایی که سیم نیکروم نیاز به تعویض مکرر داشت، فشار تراکم به ۲٫۴ مگا پاسکال (۳۴۸ پوند بر اینچ مربع) افزایش یافت، که دمای کافی برای احتراق در هنگام راه اندازی را فراهم می کرد. مقداری از شارژ سوخت قبل از پایان ضربه فشرده سازی در تلاش برای افزایش زمان بندی چرخه و گرم نگه داشتن سیم نیکروم تزریق شد.

در این بین موتورهای زیادی از نوع دو زمانه نیمه دیزل در حال نصب بودند. برخی از آنها برای تولید برق برای شهرداری های کوچک استفاده می شد، در حالی که برخی دیگر در کارخانه های پمپاژ آب نصب می شدند. بسیاری از ارائه قدرت برای کشش، قایق های ماهیگیری، قایق، و workboats از.

در اوایل دهه ۱۹۲۰ شرکت جنرال الکتریک به شرکت Ingersoll-Rand که پرایس برای آن کار می کرد پیشنهاد داد که در ساخت یک دیزل-الکتریک همکاری کنند.لوکوموتیو . در آن زمان بسیاری از لوکوموتیوهای در حال خدمت با موتورهای بنزینی کار می کردند. یک لوکوموتیو دیزلی-الکتریکی با موتور پرایس در سال ۱۹۲۴ تکمیل شد و برای اهداف سوئیچینگ در شهر نیویورک قرار گرفت . موفقیت این لوکوموتیو منجر به سفارش از راه آهن، کارخانه ها و معادن روباز شد. موتور مورد استفاده در اکثر این تاسیسات، یک سیستم سکته مغزی ۳۰ سانتی متری (۱۲ اینچی)، شش سیلندر، ۲۵ سانتی متر (۱۰ اینچ)، با قدرت ۳۰۰ اسب بخار ترمز در ۶۰۰ دور و وزن ۶۸۰۰ کیلوگرم (۱۵۰۰۰ پوند) بود. .

توسعه و چشم انداز

موتورهای دیزلی زیادی برای آن خریداری شد نیروی محرکه دریایی با این حال، دیزل‌ها معمولاً سریع‌تر از آنچه برای ملخ‌های کشتی‌های بزرگ مطلوب بود می‌چرخیدند، زیرا سرعت‌های بالای ملخ‌های عظیم باعث ایجاد نواحی توخالی در آب در اطراف ملخ ( کاویتاسیون ) و در نتیجه از دست دادن نیروی رانش می‌شد. با این حال، این مشکل با ملخ‌های کوچک‌تر وجود نداشت و موتورهای دیزلی به‌ویژه برای قایق‌های تفریحی مناسب بودند که در آنها سرعت مورد نظر است. مشکل با استفاده از یک تاسیسات دیزل الکتریک که در آن موتورها به ژنراتورهای جریان مستقیم وصل شده بودند که برق را برای به حرکت درآوردن یک موتور الکتریکی متصل به کشتی فراهم می کرد، حل شد.پروانه همچنین تأسیسات زیادی وجود داشت که در آنها دیزل مستقیماً یا از طریق چرخ دنده به پروانه متصل می شد. هنگامی که موتورهای دیزلی با اسب بخار بیشتر و سرعت چرخش کمتر در دسترس قرار گرفتند، در کشتی های باری و مسافربری نصب شدند.

موتور دیزل در طول جنگ جهانی دوم به نیروگاه غالب تجهیزات نظامی در زمین و دریا تبدیل شد . از آن زمان به بعد برای استفاده در ماشین آلات ساختمانی سنگین ، تراکتورهای کشاورزی پرقدرت، و اکثر کامیون‌ها و اتوبوس‌های بزرگ مورد استفاده قرار گرفت. موتورهای دیزلی نیز در بیمارستان ها، مبادلات تلفنی، فرودگاه ها و تأسیسات مختلف دیگر برای تامین برق اضطراری در هنگام قطع برق نصب شده اند. علاوه بر این، آنها در خودروها، البته در مقیاس محدود، استفاده شده اند. اگرچه موتورهای دیزلی مصرف سوخت بهتری نسبت به موتورهای بنزینی دارند، اما به نرمی موتورهای دومی کار نمی کنند و سطوح بالاتری از آلاینده ها را منتشر می کنند.

---

خودروهای دیزل سبک

خودروهای دیزلی چگونه کار می کنند؟
خودروهای دیزلی شبیه خودروهای بنزینی هستند زیرا هر دو از موتورهای احتراق داخلی استفاده می کنند. یک تفاوت این است که موتورهای دیزلی به جای سیستم جرقه زنی که توسط اکثر خودروهای بنزینی استفاده می شود، دارای سیستم تزریق با اشتعال فشرده هستند. در یک سیستم مشتعل تراکمی، سوخت دیزل به داخل محفظه احتراق موتور تزریق می شود و با دمای بالا که هنگام فشرده شدن گاز توسط پیستون موتور به دست می آید، مشتعل می شود. بر خلاف سیستم های کنترل آلایندگی در خودروهای بنزینی، بسیاری از خودروهای دیزلی دارای اجزای تصفیه اضافی هستند که ذرات معلق را کاهش داده و اکسید نیتروژن خطرناک را تجزیه می کند (NO x) انتشار به نیتروژن و آب بی ضرر. دیزل یک سوخت رایج حمل و نقل است و چندین گزینه سوخت دیگر از سیستم ها و اجزای موتور مشابه استفاده میکنند

اجزای اصلی یک خودروی دیزلی سبک
سیستم تصفیه پس از تصفیه: این سیستم از اجزای متعددی تشکیل شده است که وظیفه فیلتر کردن گاز خروجی موتور را برای برآوردن الزامات انتشار گازهای خروجی بر عهده دارند. پس از اینکه گاز خروجی موتور از طریق فیلتر ذرات دیزل (DPF) و کاتالیزور اکسیداسیون دیزل برای کاهش ذرات فیلتر شد، مایع اگزوز دیزل (DEF) به مخلوط گازهای خروجی تزریق می شود، سپس با تبدیل شیمیایی به نیتروژن و آب تبدیل می شود. در کاهنده کاتالیزوری انتخابی (SCR) قبل از اینکه از طریق لوله اگزوز خودرو به اتمسفر رها شود.
باتری: باتری برق را برای راه اندازی موتور و وسایل الکترونیکی/لوازم جانبی خودرو تامین می کند.
پرکننده اگزوز گازوئیل : این درگاه برای پرکردن مخزن سیال اگزوز گازوئیل می باشد.
مخزن مایع اگزوز گازوئیل (DEF): این مخزن مایع خروجی گازوئیل، محلول اوره آبی را در خود جای می دهد که طی احیای کاتالیزوری انتخابی به جریان اگزوز تزریق می شود.

ماژول کنترل الکترونیکی (ECM): ای سی ام مخلوط سوخت، زمان جرقه زنی و سیستم انتشار را کنترل می کند. نظارت بر عملکرد وسیله نقلیه؛ از موتور در برابر فشار بیش از حد محافظت می کند. و مشکلات را شناسایی و عیب یابی می کند.
پرکننده سوخت: یک نازل از یک توزیع کننده سوخت به مخزن خودرو متصل می شود تا باک را پر کند.
خط سوخت: یک لوله فلزی یا شلنگ انعطاف پذیر (یا ترکیبی از اینها) سوخت را از مخزن به سیستم تزریق سوخت موتور منتقل می کند.
پمپ سوخت: پمپی که سوخت را از باک به سیستم تزریق سوخت موتور از طریق خط سوخت انتقال می دهد.
مخزن سوخت (گازوئیل): سوخت را در داخل وسیله نقلیه ذخیره می کند تا زمانی که برای تامین انرژی موتور مورد نیاز باشد.
موتور احتراق داخلی (اشتعال فشرده): در این پیکربندی، سوخت به داخل محفظه احتراق تزریق می‌شود و با دمای بالا که هنگام فشرده‌سازی شدید گاز حاصل می‌شود، مشتعل می‌شود.
گیربکس: گیربکس نیروی مکانیکی را از موتور و/یا موتور کشش الکتریکی برای به حرکت درآوردن چرخ ها منتقل می کند.

---

منابع:

https://afdc.energy.gov/vehicles/how-do-diesel-cars-work

https://auto.howstuffworks.com/diesel.htm

https://www.britannica.com/technology/diesel-engine