PDA

توجه ! این یک نسخه آرشیو شده میباشد و در این حالت شما عکسی را مشاهده نمیکنید برای مشاهده کامل متن و عکسها بر روی لینک مقابل کلیک کنید : Diesel engine موتور دیزل چیست؟ و چگونه کار می کند؟ (مقاله آموزشی)


Marshal
12-14-2009, 03:46 PM
موتور دیزل

ریشه لغوی
کلمه دیزل نام یک مخترع آلمانی به نام دکتر رودلف دیزل است که در سال 1892 نوع خاصی از موتورهای احتراق داخلی را به ثبت رساند، به احترام این مخترع اینگونه موتورها را موتورهای دیزل می*نامند.
دید کلی
موتورهای دیزل ، به انوع گسترده*ای از موتورها گفته می*شود که بدون نیاز به یک جرقه الکتریکی می*توانند ماده سوختنی را شعله*ور سازند. در این موتورها برای شعله*ور ساختن سوخت از حرارت*های بالا استفاده می*شود. به این شکل که ابتدا دمای اتاقک احتراق را بسیار بالا می*برند و پس از اینکه دما به اندازه کافی بالا رفت ماده سوختنی را با هوا مخلوط می*کنند.


همانگونه که می*دانید برای سوزاندن یک ماده سوختی به دو عامل حرارت و اکسیژن نیاز است. اکسیژن از طریق مجاری ورودی موتور وارد محفظه سیلندر می*شود و سپس بوسیله پیستون فشرده می*گردد. این فشردگی آنچنان زیاد است که باعث ایجاد حرارت بسیار بالا می*گردد. سپس عامل سوم یعنی ماده سوختنی به گرما و اکسیژن افزوده می*شود که در نتیجه آن سوخت شعله*ور می*شود.
تاریخچه
در سال 1890 میلادی آکروید استوارت حق امتیاز ساخت موتوری را دریافت کرد که در آن هوای خالص در سیلندر موتور متراکم می*گردید و سپس (به منظور جلوگیری از اشتعال پیش*رس) سوخت به داخل هوای متراکم شده تزریق می*شد، این موتورهای با فشار پایین بودند. و برای مشتعل ساختن سوخت تزریق شده از یک لامپ الکتریکی و یا روشهای دیگر در خارج از سیلندر استفاده می*شد.


در سال 1892 دکتر رودلف دیزل آلمانی حق امتیاز موتور طراحی شده*ای را به ثبت رساند که در آن اشتعال ماده سوختنی ، بلافاصله بعد از تزریق سوخت به داخل سیلندر انجام می*گرفت. این اشتعال عامل حرارت زیادی بود که در اثر تراکم زیاد هوا بوجود می*آمد. وی ابتدا دوست داشت که موتور وی پودر زغال سنگ را بسوزاند ولی به سرعت به نفت روی آورد و نتایج قابل توجهی گرفت.


طی سالهای متمادی پس از اختراع موتور دیزل ، از این نوع موتور عمدتا و منحصرا در کارهای درجا و سنگین از قبیل تولید برق ، تلمبه کردن آب ، راندن قایق*های مسافری و باری و همچنین برای تولید قدرت جهت رفع بعضی از نیازهای کارخانجات استفاده می*شد. این موتورها سنگین ، کم سرعت ، دارای یک یا چند سیلندر و از نوع دوزمانه یا چهارزمانه بودند.


پیشرفت بیشتر موتورهای دیزل ، تا توسعه سیستم*های پیشرفته تزریق سوخت در دهه 1930 طول کشید. در این سالها رابرت بوش تولید انبوه پمپ*های سوخت*پاش خود را آغاز کرد. توسعه پمپ**های سوخت*پاش (پمپ*های انرژکتور) با توسعه موتورهای کوچکی که برای استفاده در خودروها مناسب بودند متعادل شد.


موتورهای دیزل سبکتری که سرعتشان نیز بالا بود در سال 1925 به بازار عرضه شدند. با آنکه پیشرفت در ساخت این موتورها کند بود. اما در سال 1930 موتورهای دیزل قابل اطمینان که به خوبی طراحی شده*بودند و چند سیلندر و سریع نیز بودند به بازار عرضه شد. این پیشرفت تا پایان جنگ جهانی دوم برای مدتی کند بود. لیکن از آن تاریخ تا کنون طراحی و تولید این موتورها به طریقی پیشرفت نموده است که امروزه استفاده گسترده و فراگیر از موتورهای دیزل را شاهد هستیم.
تقسیمات
موتورهای دیزل نیز مانند سایر موتورهای احتراق داخلی بر مبناهای مختلفی قابل طبقه*بندی هستند. مثلا می*توان موتورهای دیزل را بر حسب مقدار دفعات احتراق در هر دور گردش میل لنگ به موتورهای دیزل دوزمانه و یا موتورهای دیزل چهارزمانه تقسیم*بندی نموده و یا بر حسب قدرت تولیدی که به شکل اسب بخار بیان می*گردد. یا بر حسب تعداد سیلندر و یا شکل قرارگیری سیلندرها که بر این اساس به دو نوع موتورهای خطی و موتورهای v یا خورجینی تقسیم بندی می*کردند و ...
ساختمان
ساختار موتورهای دیزل نه تنها در سیستم تغذیه و تنظیم سوخت با موتورهای اشتعال جرقه*ای تفاوت می*کند. بنابراین ساختارهای بسیار مشابهی میان این موتورها وجود دارد و تنها تفاوت ساختمانی آنها قطعات زیر است که در موتورهای دیزل وجود دارد و در سایر موتورهای احتراق داخلی وجود ندارد.

• _پمپ انژکتور :__ وظیفه تنظیم میزان سوخت و تامین فشار لازم جهت پاشش سوخت را به عهده دارد.
• انژکتورها : باعث پودر شدن سوخت و گازبندی اتاقک احتراق می*شوند.
• *****های سوخت : باعث جداسازی مواد اضافی و خارجی از سوخت می*شوند.
• لوله*های انتقال سوخت : می*بایست غیرقابل اشباع بوده و در برابر فشار پایداری نمایند.
• توربوشارژر : باعث افزایش هوای ورودی به سیلندر می*شوند.
طرزکار
همانگونه که اشاره شد موتورهای دیزل بر اساس نحوه کارکردن به دو دسته موتورهای 4 زمانه و 2 زمانه تقسیم می*شوند. لیکن در هر دوی این موتورها چهار عمل اصلی انجام می*گردد که عبارتند از مکش یا تنفس - تراکم - انفجار و تخلیه اما بر حسب نوع موتورها ممکن است این مراحل مجزا و یا بصورت توام انجام گیرند.
سیکل موتورهای دیزل چهارزمانه
• زمان تنفس :
پیستون از بالاترین مکان خود (نقطه مرگ بالا) به طرف پایین*ترین مکان خود در سیلندر (نقطه مرگ پایین) حرکت می*کند در این زمان سوپاپ تخلیه بسته است و سوپاپ هوا باز است. با پایین آمدن پیستون یک خلا نسبی در سیلندر ایجاد می*شود و هوای خالص از طریق مجرای سوپاپ هوا وارد سیلندر می*گردد. در انتهای این زمان سوپاپ هوا بسته شده و هوای خالص در سیلندر حبس می*گردد.
• زمان تراکم :
پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا (تا نقطه مرگ بالا) حرکت می*کند و در حالیکه هر سوپاپ بسته*اند (سوپاپ هوا و سوپاپ تخلیه) هوای داخل سیلندر متراکم می*گردد و نسبت تراکم به 15 تا 20 برابر می*رسد. فشار داخل سیلندر تا حدود 40 اتمسفر بالا می*رود و بر اثر این تراکم زیاد حرارت هوا داخل سیلندر به شدت افزایش یافته و به حدود 600 درجه سانتیگراد می*رسد.
• زمان قدرت :
در انتهای زمان تراکم در حالیکه هر دو سوپاپ همچنان بسته*اند و پیستون به نقطه مرگ بالا می*رسد مقداری سوخت روغنی (گازوئیل) به درون هوا فشرده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشیده می*شود و ذرات سوخت در اثر این درجه حرارت زیاد محترق می*گردند. پس از خاتمه تزریق سوخت عمل سوختن تا حدود 3/2 از زمان قدرت ادامه پیدا می*کند.

فشار زیاد گازهای منبسط شده (به علت احتراق) پیستون را به طرف پایین و تا نقطه مرگ پایین می*راند. حرکت پیستون از طریق شاتون به میل*لنگ منتقل می*شود و موجب گردش میل*لنگ می*گردد. در این مرحله حرارت گازهای مشتعل شده به 2000 درجه سانتیگراد می*رسد و فشار داخل سیلندر تا حدود 80 اتمسفر افزایش می*یابد.
• زمان تخلیه :
با رسیدن پیستون به نقطه مرگ پایین در مرحله قدرت ، سوپاپ تخلیه باز می*شود و به گازهای سوخته تحت فشار اولیه اجازه می*دهد سیلندر را ترک کند. پس پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا حرکت می*کند و تمام گازهای سوخته را بیرون از سیلندر می*راند. در پایان پیستون یکبار دیگر به طرف پایین حرکت می*کند و با شروع زمان تنفس سیکل جدیدی آغاز می*گردد.
سیکل موتور دوزمانه دیزل
در این نوع موتورهای دوزمانه سوپاپ تنفس هوای تازه ، نظیر آنچه در موتورهای چهارزمانه ذکر شد وجود ندارد. و به جای آن در فاصله معینی از سه سیلندر ، مجراهایی در بدنه سیلندر تعبیه شده است. که پیستون در قسمتی از مسیر خود جلوی آنها را می*بندد، اصول کار این موتورها در دوزمان است، که در واقع در هر دور چرخش میل*لنگ اتفاق می*افتد.

• زمان اول :
پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا و تا نقطه مرگ بالا حرکت می*کند. در این زمان پیستون پس از عبور از جلو مجاری تنفس هوای تازه را تاحد معینی متراکم می*سازد. در طول این زمان سوپاپ تخلیه که در قسمت فوقانی سیلندر و در داخل سه سیلندر قرار دارد کماکان بسته مانده است.
• زمان دوم :
در انتهای زمان اول مقداری سوخت روغنی (گازوئیل) به صورت پودرشده به درون هوای متراکم شده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشیده می*شود و ذرات سوخت محترق می*گردد. فشار زیاد گازهای محترق شده پیستون را به طرف پایین می*راند. پیستون در مسیر حرکت روبه پایین خود جلو مجاری تنفس هوای تازه را باز می*کند. در این موقع هوای تازه به شدت وارد سیلندر می*گردد. در همین حال سوپاپ تخلیه نیز باز می*گردد و گازهای حاصل از احتراق بوسیله هوای تازه از سیلندر خارج می*گردند. پس از رسیدن پیستون به نقطه مرگ پایین سیکل جدیدی آغاز می*شود.


از دانشنامه رشد

Marshal
12-14-2009, 03:48 PM
موتور دیزل
از ویکی*پدیا، دانشنامهٔ آزاد
پرش به: ناوبری, جستجو




موتورهای دیزل در موزه
http://upload.wikimedia.org/wikipedia/commons/9/99/Tatra018.jpg






موتورهای دیزل در موزه

موتور دیزل گونه*ای موتور درون*سوز است که در آن از چرخه دیزل برای ایجاد حرکت استفاده می*شود. فرق اصلی آن با دیگر موتورها استفاده از احتراق در اثر تراکم است. در این گونه پیشرانه*ها عمل انفجار صورت نمی*گیرد، بلکه مخلوط سوخت و هوا در اثر تراکم بسیار بالا بدون جرقه زدن متراکم می*شوند ودور اصلی این پیشرانه*ها بر خلاف موتورهای بنزین سوز ۱۰۰ دور/دقیقه محسوب می*گردند.
ریشه لغوی
کلمه دیزل نام یک مخترع آلمانی به نام دکتر رودلف دیزل است که در سال ۱۸۹۲ نوع خاصی از موتورهای احتراق داخلی را به ثبت رساند، به احترام این مخترع اینگونه موتورها را موتورهای دیزل می*نامند.


دید کلی

موتورهای دیزل، به انوع گسترده*ای از موتورها گفته می*شود که بدون نیاز به یک جرقه الکتریکی می*توانند ماده سوختنی را شعله*ور سازند. در این موتورها برای شعله*ور ساختن سوخت از حرارت*های بالا استفاده می*شود. به این شکل که ابتدا دمای اتاقک احتراق را بسیار بالا می*برند و پس از اینکه دما به اندازه کافی بالا رفت ماده سوختنی را با هوا مخلوط می*کنند.

همانگونه که می*دانید برای سوزاندن یک ماده سوختی به دو عامل حرارت و اکسیژن نیاز است. اکسیژن از طریق مجاری ورودی موتور وارد محفظه سیلندر می*شود و سپس بوسیله پیستون فشرده می*گردد. این فشردگی آنچنان زیاد است که باعث ایجاد حرارت بسیار بالا می*گردد. سپس عامل سوم یعنی ماده سوختنی به گرما و اکسیژن افزوده می*شود که در نتیجه آن سوخت شعله*ور می*شود.


تاریخچه

در سال ۱۸۹۰ میلادی آکروید استوارت حق امتیاز ساخت موتوری را دریافت کرد که در آن هوای خالص در سیلندر موتور متراکم می*گردید و سپس (به منظور جلوگیری از اشتعال پیش*رس) سوخت به داخل هوای متراکم شده تزریق می*شد، این موتورهای با فشار پایین بودند. و برای مشتعل ساختن سوخت تزریق شده از یک لامپ الکتریکی و یا روشهای دیگر در خارج از سیلندر استفاده می*شد.

در سال ۱۸۹۲ دکتر رودلف دیزل آلمانی حق امتیاز موتور طراحی شده*ای را به ثبت رساند که در آن اشتعال ماده سوختنی، بلافاصله بعد از تزریق سوخت به داخل سیلندر انجام می*گرفت. این اشتعال عامل حرارت زیادی بود که در اثر تراکم زیاد هوا بوجود می*آمد. وی ابتدا دوست داشت که موتور وی پودر زغال سنگ را بسوزاند ولی به سرعت به نفت روی آورد و نتایج قابل توجهی گرفت.

طی سالهای متمادی پس از اختراع موتور دیزل، از این نوع موتور عمدتا و منحصرا در کارهای درجا و سنگین از قبیل تولید برق، تلمبه کردن آب، راندن قایق*های مسافری و باری و همچنین برای تولید قدرت جهت رفع بعضی از نیازهای کارخانجات استفاده می*شد. این موتورها سنگین، کم سرعت، دارای یک یا چند سیلندر و از نوع دوزمانه یا چهارزمانه بودند.

پیشرفت بیشتر موتورهای دیزل، تا توسعه سیستم*های پیشرفته تزریق سوخت در دهه ۱۹۳۰ طول کشید. در این سالها رابرت بوش تولید انبوه پمپ*های سوخت*پاش خود را آغاز کرد. توسعه پمپ*های سوخت*پاش (پمپ*های انرژکتور) با توسعه موتورهای کوچکی که برای استفاده در خودروها مناسب بودند متعادل شد.

موتورهای دیزل سبکتری که سرعتشان نیز بالا بود در سال ۱۹۲۵ به بازار عرضه شدند. با آنکه پیشرفت در ساخت این موتورها کند بود. اما در سال ۱۹۳۰ موتورهای دیزل قابل اطمینان که به خوبی طراحی شده*بودند و چند سیلندر و سریع نیز بودند به بازار عرضه شد. این پیشرفت تا پایان جنگ جهانی دوم برای مدتی کند بود. لیکن از آن تاریخ تاکنون طراحی و تولید این موتورها به طریقی پیشرفت نموده است که امروزه استفاده گسترده و فراگیر از موتورهای دیزل را شاهد هستیم.


تقسیمات

موتورهای دیزل نیز مانند سایر موتورهای احتراق داخلی بر مبناهای مختلفی قابل طبقه*بندی هستند. مثلا می*توان موتورهای دیزل را بر حسب مقدار دفعات احتراق در هر دور گردش میل لنگ به موتورهای دیزل دوزمانه و یا موتورهای دیزل چهارزمانه تقسیم*بندی نموده و یا بر حسب قدرت تولیدی که به شکل اسب بخار بیان می*گردد. یا بر حسب تعداد سیلندر و یا شکل قرارگیری سیلندرها که بر این اساس به دو نوع موتورهای خطی و موتورهای V یا خورجینی تقسیم بندی می*کردند و ...

ساختمان ساختار موتورهای دیزل نه تنها در سیستم تغذیه و تنظیم سوخت با موتورهای اشتعال جرقه*ای تفاوت می*کند. بنابراین ساختارهای بسیار مشابهی میان این موتورها وجود دارد و تنها تفاوت ساختمانی آنها قطعات زیر است که در موتورهای دیزل وجود دارد و در سایر موتورهای احتراق داخلی وجود ندارد.

* پمپ انژکتور: وظیفه تنظیم میزان سوخت و تامین فشار لازم جهت پاشش سوخت را به عهده دارد.
* انژکتورها: باعث پودر شدن سوخت و گازبندی اتاقک احتراق می*شوند.
* *****های سوخت: باعث جداسازی مواد اضافی و خارجی از سوخت می*شوند.
* لوله*های انتقال سوخت: می*بایست غیرقابل اشباع بوده و در برابر فشار پایداری نمایند.
* توربوشارژر: باعث افزایش هوای ورودی به سیلندر می*شوند.



طرزکار
همانگونه که اشاره شد موتورهای دیزل بر اساس نحوه کارکردن به دو دسته موتورهای چهارزمانه و دوزمانه تقسیم می*شوند. لیکن در هر دوی این موتورها چهار عمل اصلی انجام می*گردد که عبارتند از مکش یا تنفس - تراکم یا فشار - کار یا انفجار و تخلیه یا دود اما بر حسب نوع موتورها ممکن است این مراحل مجزا و یا بصورت توام انجام گیرند.

سیکل موتورهای دیزل چهارزمانه

* زمان تنفس:

پیستون از بالاترین مکان خود (نقطه مرگ بالا) به طرف پایین*ترین مکان خود در سیلندر (نقطه مرگ پایین) حرکت می*کند در این زمان سوپاپ تخلیه بسته است و سوپاپ هوا باز است. با پایین آمدن پیستون یک خلا نسبی در سیلندر ایجاد می*شود و هوای خالص از طریق مجرای سوپاپ هوا وارد سیلندر می*گردد. در انتهای این زمان سوپاپ هوا بسته شده و هوای خالص در سیلندر حبس می*گردد.

* زمان تراکم:

پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا (تا نقطه مرگ بالا) حرکت می*کند و در حالیکه هر سوپاپ بسته*اند (سوپاپ هوا و سوپاپ تخلیه) هوای داخل سیلندر متراکم می*گردد و نسبت تراکم به ۱۵ تا ۲۰ برابر می*رسد. فشار داخل سیلندر تا حدود ۴۰ اتمسفر بالا می*رود و بر اثر این تراکم زیاد حرارت هوا داخل سیلندر به شدت افزایش یافته و به حدود ۶۰۰ درجه سانتیگراد می*رسد.

* زمان قدرت:

در انتهای زمان تراکم در حالیکه هر دو سوپاپ همچنان بسته*اند و پیستون به نقطه مرگ بالا می*رسد مقداری سوخت روغنی (گازوئیل) به درون هوا فشرده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشیده می*شود و ذرات سوخت در اثر این درجه حرارت زیاد محترق می*گردند. پس از خاتمه تزریق سوخت عمل سوختن تا حدود ۳/۲ از زمان قدرت ادامه پیدا می*کند.

فشار زیاد گازهای منبسط شده (به علت احتراق) پیستون را به طرف پایین و تا نقطه مرگ پایین می*راند. حرکت پیستون از طریق شاتون به میل*لنگ منتقل می*شود و موجب گردش میل*لنگ می*گردد. در این مرحله حرارت گازهای مشتعل شده به ۲۰۰۰ درجه سانتیگراد می*رسد و فشار داخل سیلندر تا حدود ۸۰ اتمسفر افزایش می*یابد.

* زمان تخلیه:

با رسیدن پیستون به نقطه مرگ پایین در مرحله قدرت ، سوپاپ تخلیه باز می*شود و به گازهای سوخته تحت فشار اولیه اجازه می*دهد سیلندر را ترک کند. پس پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا حرکت می*کند و تمام گازهای سوخته را بیرون از سیلندر می*راند. در پایان پیستون یکبار دیگر به طرف پایین حرکت می*کند و با شروع زمان تنفس سیکل جدیدی آغاز می*گردد. سیکل موتور دوزمانه دیزل در این نوع موتورهای دوزمانه سوپاپ تنفس هوای تازه، نظیر آنچه در موتورهای چهارزمانه ذکر شد وجود ندارد. و به جای آن در فاصله معینی از سه سیلندر، مجراهایی در بدنه سیلندر تعبیه شده است. که پیستون در قسمتی از مسیر خود جلوی آنها را می*بندد، اصول کار این موتورها در دوزمان است، که در واقع در هر دور چرخش میل*لنگ اتفاق می*افتد.

* زمان اول:

پیستون از نقطه مرگ پایین به طرف بالا و تا نقطه مرگ بالا حرکت می*کند. در این زمان پیستون پس از عبور از جلو مجاری تنفس هوای تازه را تاحد معینی متراکم می*سازد. در طول این زمان سوپاپ تخلیه که در قسمت فوقانی سیلندر و در داخل سه سیلندر قرار دارد کماکان بسته مانده است.

* زمان دوم:

در انتهای زمان اول مقداری سوخت روغنی (گازوئیل) به صورت پودرشده به درون هوای متراکم شده و داغ موجود در محفظه احتراق پاشیده می*شود و ذرات سوخت محترق می*گردد. فشار زیاد گازهای محترق شده پیستون را به طرف پایین می*راند. پیستون در مسیر حرکت روبه پایین خود جلو مجاری تنفس هوای تازه را باز می*کند. در این موقع هوای تازه به شدت وارد سیلندر می*گردد. در همین حال سوپاپ تخلیه نیز باز می*گردد و گازهای حاصل از احتراق بوسیله هوای تازه از سیلندر خارج می*گردند. پس از رسیدن پیستون به نقطه مرگ پایین سیکل جدیدی آغاز می*شود. نقطه ی مرگ بالا همان T.D.C است. نقطه ی مرگ پائین همان B.D.C است.

Marshal
12-14-2009, 03:50 PM
http://www.rkm.com.au/ANIMATIONS/animation-graphics/Diesel-model.jpg

http://www.iicparts.com/files/797666/uploaded/diesel%20engine.jpg

http://www.procarcare.com/images/shar/encyclopedia/88528G06.gif

Marshal
12-14-2009, 03:51 PM
http://www.carpages.co.uk/subaru/subaru_images/subaru_boxer_diesel_engine_11_0%202_07.jpg

http://www.ccds.charlotte.nc.us/mcgrail/stu0102/HP10/images/computer%20diesel%20engine.jpg

Marshal
12-14-2009, 03:51 PM
Diesel Engines vs. Gasoline Engines in Automobiles
A paper dealing with the similarities and differences between a gasoline powered engine and a diesel powered engine. Specifically speaking, the differences in efficiency will be addressed along with the physical characteristics of each
Stephen Raymond

Transportation is a key part of anyone’s life. How to move from one place to another efficiently and quickly has pushed technology in the transportation business forward. The most practical and common form of individual transportation is http://www.ccds.charlotte.nc.us/mcgrail/stu0102/HP10/images/computer%20diesel%20engine.jpgthe automobile. The automobile, or car, has revolutionized the way we move, making once remote areas accessible to the vast majority of people. Although more modern methods of transportation, such as the airplane or the high-speed train, have altered our lives as well, the car is still the most affordable and efficient way for people to travel a wide range of distances. At the forefront of car engines are the gasoline engine and the diesel engine. The gasoline engine is much more common in automobiles, while diesel engines are seen in busses, semi-tractor trailers, and larger vehicles. It is also a fact that the high performance cars, like the Ferrari, Porsche, and Lamborghini’s, have gasoline engines. Why is it that there is a definite line between the gasoline engine and the diesel engine? At first inspection, it may seem like a different fuel is the only thing changing from engine to engine. But in fact the mechanics of each are dissimilar as well.
The subject of cars has always been interesting to me. I’m an avid reader of Automobile and Car and Driver, and the question of diesel versus gasoline has long been a question for me. Each engine is specifically different, but there are some common overlaps. The interesting part is the overlapping area, and the ways in which manufactures can exploit the similarities to produce the most efficient and powerful car. The information that I have obtained does not require anything above Algebra or Geometry to understand.
In order to fully grasp the differences between diesel and gasoline engines, you must look at the similarities first. Both engines contain cylinders, and the number of cylinders is determined by the make of the car. These cylinders can be arranged in http://www.ccds.charlotte.nc.us/mcgrail/stu0102/HP10/images/engine-inline-4.gifthree different ways, which are inline, V, or flat. All three of these configurations have their advantages and disadvantages, making them more effective in certain cars then others. In an inline configuration, the cylinders are arranged in a line in a single bank. Inhttp://www.ccds.charlotte.nc.us/mcgrail/stu0102/HP10/images/engine-v-6.gif a V formation, the cylinders are set at opposing angles to form a V to each other. Finally, a flat, or horizontal or boxer, has cylinders horizontally opposed to it.
Both engines have a relatively similar combustion cycle. The cycle is four strokes long, or
four times the piston changes linear direction. The strokes are the intake stroke, the compression stroke, the combustion
stroke, and the exhaust stroke. During the intake stroke, the piston moves down in time with the opening of the intake valve.
This allows the cylinder to become full of an air and gas mixture. This mixture is compressed during the compression stroke,
which increases the compression pressure at which the gas mixture will be ignited, or self-ignited. The combustion stroke is the
stroke following the explosion of the mixture, and this stroke is what powers the car. It is this stroke that powers the
crankshaft, and allows for the car to move. The finhttp://www.ccds.charlotte.nc.us/mcgrail/stu0102/HP10/images/diesel-engine.gifal stroke is the exhaust stroke. The exhaust valve opens when the piston
hits the bottom, and the piston pushes the exhaust out.
Inside these cylinders, there are pistons that travel the length of the cylinder. These
pistons create the compression ratio that is needed to successfully ignite the fuel and air
mixture, and also directly transfer the explosion power to the crankshaft. This crankshaft is
essential to the engine because it takes the pistons linear motion, and turns into circular
motion that can be utilized by a car.
Both engines also have camshafts, which operate the opening and closing of valves. The more modern cars have overhead cams, which means the valves are directly below the camshaft and has less moving parts, which increases engine efficiency over a camshaft that is located in the sump, or near the crankshaft. The timing of the valves is also key to a properly running engine. A timing belt links the crankshaft to the camshaft so that the valves are in sync with the pistons. The valves control the entering and exiting of fuel, whether it is before or after combustion has occurred. The number of valves can increase performance as well, and many high-performance cars have two vhttp://www.ccds.charlotte.nc.us/mcgrail/stu0102/HP10/images/engine-cam.gifalves for intake, and two for exhaust. The added potential volume of fuel that can be injected, and the increased volume for exhaust to escape, creates a more explosive combustion ratio of fuel to air, and allows for the piston to operate on a fresh fuel and air mixture each time, which increases efficiency as well. If you take a mathematical approach to this, a cylinder that has a set volume will have restriction on the size of valves that can be used with it. If an engine has two valves total, then:
Surface area of cylinder=1
Radius of cylinder=v1/?
Radius of valve=(v1/?)/2
Surface area of valve=(v1/?)/2)2 ?
=((1/?)/4) ?
=1/4 per valve or 1/2 for two valves
When you evaluate four valves, you get a valve that has an area of .17, but when you consider the total area of the valves, you .68, which is an 18% increase.
The main difference between a gasoline engine and a diesel engine is obviously the fuel used. The main difference between these fuels is the combustion ratio at which each will explode. Gasoline does not self-ignite when compressed, because it does not generate enough heat. It needs activation energy to explode, and this energy is generated by a spark plug at the top of the cylinder. Diesel on the other hand, does not require a spark plug to ignite it because it generates enough heat when it is completely compressed to ignite itself and cause explosion. The compression pressure is directly related to the combustion as well. Diesel engines have a much higher compression pressure than gasolihttp://www.ccds.charlotte.nc.us/mcgrail/stu0102/HP10/images/dieselengine.gifne engines. The higher compression pressure in diesels explains the difference in the methods of ignition used in gasoline and diesel engines. The reason for this higher pressure is that in a diesel engine, only air is compressed. The fuel is then directly injected into the cylinder, and this allows for a much higher compression ratio.
The makeup of both gasoline and diesel is different as well. Gasoline is typically C9H20, while diesel fuel is typically C14H30. The increase in carbon and hydrogen atoms is the reason the energy density of diesel is greater as well. On average, 1 gallon (3.8 L) of diesel fuel contains approximately 155x106 joules (147,000 BTU), while 1 gallon of gasoline contains 132x106 joules (125,000 BTU).
The question then is, which engine is “better”. By better I mean more efficient, powerful, and faster. There are four different types of efficiencies to consider in an engine, and they are cycle, thermal, mechanical, and volumetric.
The efficiency of any cycle, be it a gasoline or diesel cycle, is equal to the output divided by the input. The efficiency of
the diesel cycle is higher than the gasoline cycle because of higher compression ratio, and because the temperature of
combustion in a diesel engine is much higher. Therefore, the heat input in a diesel engine is at a higher average temperature. The
higher temperature is outweighed by the increased heat output at that same temperature. A gasoline engine cannot have the
same compression ratio as a diesel engine, because fuel and air are mixed before they reach the cylinder, and they would
explode before the piston reached the correct firing position, causing the engine to “knock” and not exploit the most efficient
use of energy. It is true then that a diesel engine is more cycle efficient.
Another way of looking at efficiency is thermal efficiency. Thermal efficiency is the measure of the efficiency and completeness of combustion of the fuel. If all the heat in the fuel could be used completely as work, the thermal efficiency would be 100%. Overall thermal efficiency is equal to the brake horsepower (bhp) divided by the heat input of fuel. The brake horsepower is the actual or useful horsepower of an engine. Compression ratio influences the thermal efficiency of an engine. Theoretically, the thermal efficiency increases as the compression ratio is increased. The minimum value of a diesel engine compression ratio is determined by the compression required for starting; and this compression is, to a large extent, dependent on the type of fuel used. The maximum value of the compression ratio is not limited by the fuel used, but is limited by the strength of the engine parts and the allowable engine weight per bhp output.
This project taught me about the actual numbers behind the concept of combustion engines. I have been dumbfounded with the degree of difficulty and the amount of meticulous work that goes into each car engine that is built. Some of the material I discovered was far too complicated for me to understand without a basic knowledge of calculus and physics. The math that I have included in this paper is the only math that I truly understood from the material that I found, but I definitely would have preferred to include more. Therefore, algebra and a basis of geometry is all that is required to understand this paper. In the near future I would like to delve into the more complicated mathematics behind engines because the subject of combustion is one that is very interesting to me. At the least, this project allowed me to take a step in the direction of the math behind engines.

Marshal
12-14-2009, 03:54 PM
زندگی کارل دیزل مخترع موتور دیزل (http://acoforum.org)


ردولف کریستین کارل دیزل در هجدهم مارس 1858 در پاریس متولد شد. ردولف جوانی کنجکاو بود که بیش تر اوقات خود را به طراحی می پرداخت. خیلی زود مشخص شد ردولف دانش آموزی مستعد و موفق و برخوردار از قریحه ی هنری نیرومندی است. او در کودکی به سه زبان آلمانی ، فرانسوی و انگلیسی سخن می گفت.
دوره ی ابتدایی را به عنوان دانش آموزی برجسته و موفق سپری کرد و پس از آن در یک دوره ی آموزشی سه ساله ثبت نام کرد. در این دوره ، آزمایش های شیمی ، تالار هنر و کارگاه های ماشین سازی ، زمینه ی مساعدی را برای پرورش یک ذهن جوان و خلاق به وجود آوردند.
در ژانویه ی 1880 ، دیزل برای شروع دوره ی کارورزی خود در زمینه ی ساخت موتورهای مبرد و بخار ، به شرکت ماشین سازی سالزر در سوئیس رفت. گرچه او هنوز یک کارآموز بود ولی به راه هایی برای بهبود بازده ی موتورها می اندیشید. در آن زمان 90 درصد از سوخت هدر می رفت. مقارن این زمان کتابی به قلم «کارنو» به دستش رسید. کارنو مهندسی پر استعداد و متخصص در رشته ی ترمودینامیک بود. کتاب وی که در سال 1824 انتشار یافته بود ، به مبحث کارکرد موتورهای حرارتی می پرداخت. کارنو در این کتاب قانون اول ترمودینامیک را مطرح می کرد و بر اساس آن چنین عنوان می شد که حرارت و انرژِی مکانیکی قابل تبدیل به یکدیگرند ؛ ولی هیچ گاه نه تولید می شوند و نه از بین می روند. دیزل با مطالعه ی شرح این قانون و دو قانون دیگر موفق شد به مبانی فکری لازم برای کاری که در پیش داشت ، دست یابد.
سال 1881 زندگی دیزل با تحولات زیادی همراه بود. نخست آن که او حق انحصار دستگاه تولید یخ در ظروف شیشه ای را که خود اختراع کرده بود ، به ثبت برساند.
در سال 1883 دیزل در دوره ی مهندسی مکانیک ثبت نام کرد و طبق معمول این دوره را نیز با موفقیت پشت سر نهاد. او به عنوان جوان ترین دانشجو و با بالاترین نمره ها ، تمامی درس های این دوره را گذراند.
در سال 1890 روی نظریات خود درباره ی استفاده ی بهتر از سوخت شروع به کار کرد و تصمیم گرفت این نظریات را به طرحی عملی مبدل کند. به این ترتیب بزرگ ترین اختراع زندگی او یعنی موتور دیزل روی کاغذ طراحی شد و سپس در 28 فوریه ی 1892 موفق به اخذ حق امتیاز این اختراع شد. او موفق به ارائه ی نظریه ای شد که در آن روزگار فرآیند تولید نیروی محرکه ی موتوری را دچار تحولی بنیادین کرد. او موتوری را در ذهن به تصور در آورد که در آن متراکم کردن هوا باعث بالا رفتن دما می شود. زمانی که سوخت به درون محفظه ی پیستون حاوی این هوای داغ تزریق می شود ؛ گرمای زیاد ، سوخت را محترق می کند. به دنبال آن مخلوط سوخت و هوا منفجر می شود و افزایش فشار پیستون را به عقب می راند. دیزل موتور خود را در واکنش به مصرف بی رویه ی منابع تولید انرژی و بازده پایین موتورهای بخار که حداکثر به 12 درصد می رسید ، طراحی کرد. و بالاخره در فوریه ی سال 1897 اولین نمونه از موتورهای دیزل با قابلیت کاربرد عملی به تولید رسید. بازده این نمونه به رقم باورنکردنی 75 درصد افزایش یافته بود.
دیزل در سال 1898 موتور خود را در نمایشگاه پاریس در معرض دید عموم قرار داد. این نمایشگاه در ضمن نمودی از دیدگاه خاص ردولف دیزل در زمینه ی تأمین سوخت مورد نیاز برای ایجاد انرژی حرکتی بود. موتور مذکور با روغن بادام زمینی کار می کرد که سوخت پایه ی بیودیزل به شمار می رفت و دیزل عقیده داشت آینده ی موتورهای وی با بهره گیری از سوخت زیست توده گره خورده است. از آن پس تا مدت ها ، روغن های گیاهی به عنوان سوخت سبز ، محرک غالب موتورهای دیزلی را تشکیل می دادند و این رویه تا سال های دهه ی 1920 میلادی ادامه یافت.

http://persiankhodro.googlepages.com/diesel-two-stroke.gif

در سال 1900 موتور دیزل برنده ی مسابقه ی گراند پری پاریس شد و این واقعه افتخار بزرگی برای او محسوب می شد.
وی نمونه ی جدید از موتور خود را که ضمن برخورداری از چهار سیلندر ، ابعاد کوچکتری نیز داشت ، طراحی کرد و ساخت. این موتور که پتی (Petti) نام داشت ، در سال 1910 بار دیگر جایزه ی مسابقه ی گراند پری را نصیب او کرد.
در سال 1913 دیزل کتابی را درباره ی اختراع موتور خود به نگارش در آورد. و بالاخره در سال 1913 ردولف دیزل در یک سفر دریایی ناپدید شد و درباره ی این ناپدید شدن هم حرف و حدیث بسیار است.


http://persiankhodro.googlepages.com/diesel-two-stroke.gif

http://i2.tinypic.com/sbjzah.jpg

Marshal
12-14-2009, 03:55 PM
امیدوارم از مطالعه این مقاله آموزشی و تصاویر جالبش لذت ببرید
موفق باشید
مارشال

MATIN
03-07-2011, 01:26 PM
مزایای استفاده از موتورهای دیزل

زمانی از موتورهای دیزل تنها در کامیونها و اتوبوسها و وسایل نقلیه سنگین نظیر قطارها کشتی ها و جرثقیل ها استفاده می شد اما با پیشرفتهای عظیمی که در زمینه فن آوری موتورهای دیزل صورت گرفته است و با اضافه شدن علم مکاترونیک که با کمک و یاری مهندسی برق و کنترل الکترونیک موتورها ، در حال حاضر شاهد روی کار آمدن نسل جدیدی از خودروهای سواری دیزلی در اروپا و تا اندازه ای در آمریکا هستیم که به دلایل مزیت های عمده ای که ای موتورهای از نظر بازدهی بیشتر و آلایندگی کمتر دارند کاربرد آنها روز به روز گسترده می شود .
باشد که در کشور ما ایران نیز در کنار خودروهای گاز سوز از خودروهای مدرن دیزلی هم استفاده شود و خودروهای بنزینی نه به تدریج بلکه به سرعت هر چه تمام تر از رده تولید خارج شوند . هر چند شواهد فعلی خلاف این را نشان می دهد ولی امیدواریم که این امر هر چه زودتر تحقق پیدا کند .
مطلب زیر برای آگاهی خوانندگان با خودروهای سبک دیزلی و تحولاتی که طی سالهای اخیر در این زمینه حاصل شده است ترجمه شده است:
یک سوم از خودروهای سواری جدیدی که در اروپا فروخته می شود با استفاده از موتور دیزل ساخته شده اند که این رقم به طور فزاینده ای در حال افزایش است . رانندگان تاکسی و سایر خریداران اتومبیل در اروپا به دلیل مزیتهایی که استفاده از خودروهای دیزلی دارد از جمله کارآیی بیشتر سوخت ، توان بالاتر و دوام بیشتر به سوی استفاده از این نوع خودروها روی آورده اند در این میان اما تعداد اندکی از آمریکایی ها هستند که از این پیشرفتها تازه و مزایای آن آگاه باشند . فناوری که نه تنها باعث کاهش انتشار گازهای آلاینده می شود بلکه سودمندی های فراوان دیگری هم دارد .
در اروپا هم اکنون استفاده از سواری های دیزلی در بخش حمل و نقل شهری و تاکسی ها عمومیت یافته است و به طرف خودروهای لوکسی مانند :
BMW و AUDI و BENZ MERCEDES و SAABو VOLVO نیز کشیده شده است و خودروهای دیزلی با عملکرد بالا و دوام زیاد در این شرکت ها در حال ساخته شدن می باشند .
مزیت افزایش عملکرد خودرو :
موتورهای دیزل از یک مزیت ذاتی نسبت به خودروهای بنزینی برخوردار هستند که عبارت است از عملکرد بالا در راندمان سوخت ، دوام بیشتر ، و آلایندگی کمتر .
مزیتهایی که موتورهای دیزل داشته است باعث شده است تا سالها به عنوان موتوری مناسب برای نصب در وسائل نقلیه سنگین و کامیونها مورد استفاده قرار بگیرد و در سراسر دنیا و از جمله در امریکا کاربرد گسترده ای داشته باشد . هم اکنون با پیشرفتهایی که در زمینه موتور دیزل صورت گرفته است همان مزیت ها را برای استفاده در خودروهای سبک و سواری که در اروپا تولید می شوند نیز بکار گرفته اند .
کارآیی بهتر از نظر مصرف سوخت :
دیزل های مورد استفاده در خودروهای سبک نسبت به خودروهای بنزینی مشابه و با توجه به نوع رانندگی و نوع خودرو بین 20 تا 25 % سوخت کمتری مصرف می کنند . تاکسی های دیزلی لندن که مدل آنها مربوط با سالهای 2002/ 2003 بوده است در شهر به ازای هر 25 تا 27 مایل یک گالن گازوئیل مصرف کرده اند که این رقم برای سفرهای بیرون از شهر 32 تا 34 مایل به ازای هر یک گالن گازوئیل بوده است .
توان بیشتر :
موتورهای دیزلی در مقایسه با موتورهای بنزینی ، نیروی رانشی ( گشتاور ) بیشتری را در دور پائین تری از موتور ایجاد می کنند . این مزیت گشتارو بالاتر باعث می شود که فرآیند احتراق که به نام احتراق تراکمی نامیده می شود در این موتورها بهتر صورت بگیرد .
دوام بیشتر :
موتورهای دیزل نسبت به موتورهای جرقه ای و بنزینی از دوام بیشتری برخوردار هستند . موتورهای دیزل مورد استفاده در خودروهای سبک هر گاه به خوبی تحت تعمیر و نگهداری قرار بگیرند معمولاً بیش از 500 هزار مایل می توانند کار کنند . فواصل تعمیر و نگهداری آنها نیز طولانی تر است . مثلاً سازندگان موتور دیزلی مدل : فورد 4/2 لیتری توربو توصیه می کنند که هر 9000 مایل یک بار بازدید و سرویس معمول موتور انجام گیرد در صورتیکه این رقم برای خودروهای بنزینی هر 3000 مایل یکبار باید انجام گیرد .
حتی در این عصر جهانی سازی که ما در آن زندگی می کنیم بازارهای خودروهای سبک دیزلی دراروپا و ایالات متحده از یکدیگر جدا مانده است . در حالیکه رانندگان تاکسی در اروپا به اهمیت استفاده از خودروهای سبک دیزلی پی برده اند و با تکنولوژی جدید دیزل وضعیت عملکرد خودروهای خود را بهبود بخشیده اند و از آن به عنوان یک جایگزینی قدرتمند برای خودروهای بنزینی قدیمی استفاده می کنند در آمریکا این گستردگی هنوز به وجود نیامده است و همچنان شاهد بالا بودن مصرف سوخت و واردات مواد نفتی و افزایش آلاینده های محیط زیستی هستیم .
کاهش انتشار آلاینده ها :
فن آوری جدید موتورهای دیزل باعث شده است که به میزان بسیار وسیعی از انتشار آلاینده های : اکسید نیتروژن NOX و PM کاسته شود . در حال حاضر با راه پیدا کردن بازارهای آمریکای شمالی به اروپا رانندگان تاکسی در لندن از موتورهای فورد دیزلی 4/2 لیتری که به صورت تزریق مستقیم سوخت و با استفاده از توربوشارژ ، اینترکولر کار می کنند . استفاده می کنند تعداد زیادی از تاکسی ها و ماشینهای حمل زباله از مزایای زیست محیطی و صرفه اقتصادی که اینگونه دیزل های دارند بهره می گیرند .

MAHDI-TONDAR
11-13-2011, 02:45 PM
دنیای‌خودرو- در ایران تحقيقات براي طراحي و توليد موتورهاي ديزلي جديد سواري آغاز شده و خودروسازان هم قصد دارند در صورت برطرف شدن موانع قانوني و تامين سوخت ديزل مناسب به توليد موتورهاي ديزلي بپردازند، اما هنوز هم سازمان محیط‌زیست معتقد است تا مشکل گازوییل نامرغوب ایران برطرف نشود اجازه به تولید و همه گیر شدن این خودروها داده نخواهد شد.
با این همه‌ رويكرد جهاني در به كارگيري قواي محركه ديزل در خودروهاي سواري، حركت به سمت توسعه موتورهاي ديزل را الزامی کرده است. خودروهاي ديزلي از تكنولوژي بسيار بالايي برخوردارند با این همه بسیاری در ایران فکر می‌کنند سوخت ‌‌گازوييل آلودگی بالایی دارد در حالی که با تولید ‌‌گازوييل مناسب و موتورهای جدید این سوخت، به سوخت اول اروپا تبدیل شده است.
تحولات جهانی هم سبب شده خودروسازان و مسوولان کمی به خودشان بیایند و هر دو شرکت ایران‌خودرو و سایپا برنامه تولید خودروهای سواری دیزلی را در دستور کار قرار داده‌اند، ولی در این خصوص هنوز ابهاماتی وجود داد که بزرگترین آن گازویيل ایران است چرا که این سوخت تولیدی در کشور بسیار نامرغوب است. در حال حاضر گازوييل توليد داخلي ما داراي میزان زیادی گوگرد است که چندین برابر مقدار آن در ‌‌گازوييل استاندارد است و با این وجود بعید به نظر می‌رسد این مشکل به زودی و طی یک سال ‌آینده حل شود.
بنا بر مطالعات انجام ‌شده به ‌طور متوسط استفاده از موتورهاي ديزلي به جاي موتورهاي بنزيني 30درصد صرفه‌جويي در پي دارد. ضمن اينكه خودروهاي ديزلي بين 20 تا 40‌درصد سوخت كمتري مصرف مي‌كنند.
امروزه در خودروهاي سواري ديزلي مصرف پنج ليتر گازوييل به ‌ازاي هر 100 كيلومتر معمول است، ولي در خودروهاي سواري بنزيني مصرف شش ليتر در هر 100 كيلومتر ايده‌ال‌ترين حالت است.
با تمام این دلایل، مسوولان وزارت نفت معتقدند كه با امكانات موجود و همچنين با توجه به ذخاير عظيم گاز كشور باید استراتژي سوخت كشور با توجه به مطالعات انجام شده روي گاز متمركز شود. براي ديزلي كردن خودروها به گازوئيل با كيفيت بالا و گوگرد پايين نياز است و پالايشگاه‌هاي ايران تنها براي توليد روزانه 100 هزار ليتر گازوييل كم‌گوگرد ظرفيت دارند كه براي رفع اين مشكل به تاسيس پالايشگاه جديد به تعداد زياد احتیاج است. برخلاف تصور عموم كه خودروهاي ديزلي دودزا هستند، گازوييل كم‌گوگرد پاك‌تر از بنزين است. به عنوان نمونه ميزان توليد دي اكسيد كربن در خودروهاي ديزلي به اندازه 24 و اكسيدكربن به ‌ميزان 30‌درصد كمتر از نمونه‌های بنزینی است.
بازده حرارتي موتورهاي بنزيني در حدود 26درصد است؛ حال‌ آن كه اين بازده در موتورهاي ديزلي 42درصد گزارش شده است.
موتورهاي ديزلي 20درصد افزايش گشتاور و 25درصد افت قدرت موتور نسبت به موتورهاي مشابه بنزيني دارند و به دليل آلودگي و مصرف كم، بيش از 50درصد خودروها در آلمان و فرانسه ديزلي هستند. بر اساس همین مطالعات است که برخی کارشناسان عقیده دارند شاید اگر در ایران نیز سوخت ‌‌گازوييل در کنار سوخت های مانند بنزین و گاز در یک سبد سوختی قرار گیرد بتوان بهتر بر مشکلات مصرف بالای سوخت و بحران بنزین مقابله کرد.
شنبه ، 21 آبان 1390

MATIN
12-22-2013, 12:01 AM
مزدا دنیای موتورهای دیزل را متحول می‌کند

دنیای‌خودرو- مهندس بابک وفایی:
خودروهای سواری دیزل سال‌ها است جای خود را در اروپا باز کرده‌اند و خریداران خودرو در این کشورها نیز از این خودروها استقبال می‌کنند تا جایی که بر اساس آمار، نیمی از خودروهای سواری فروخته شده در اروپا را انواع دیزل تشکیل می‌دهند. در سوی دیگر اقیانوس اما وضعیت متفاوت است چرا که آمریکایی‌ها در گذشته هیچ‌گاه روی خوش به سواری‌های دیزل نشان نداده بودند و به همین دلیل کمتر تولیدکننده‌ای ریسک عرضه خودروی دیزل در این بازار را می‌پذیرفت. از سوی دیگر سوخت دیزل عرضه شده در آمریکا نیز پیش از این کیفیت لازم برای استفاده در خودروهای سواری را نداشت اما در چند سال اخیر این روند تغییر کرده است و آمریکایی‌ها نیز به خودروهای سواری دیزل علاقه‌مند شده‌اند و همین مسأله باعث شده شرکت‌های خودروسازی نیز توجه ویژه‌ای به عرضه خودروهای سواری دیزل برای این بازار داشته باشند. در این میان شرکت ژاپنی مزدا، برای حفظ بازار خود در این کشور چندی قبل اعلام کرد که قصد دارد نسل جدید مزدا6 را با موتور دیزل به بازار آمریکا عرضه کند. این موتور که از سوی مزدا با عنوان Skyactiv-D نامیده می‌شود را می‌توان مجموعه کاملی از نوآوری‌های فنی دانست که در نوع خود بسیار پیشرفته است و از این نظر حتی جلوتر از رقبای آلمانی‌اش قرار می‌گیرد. پیش از این نوآوری‌های مزدا در موتور Skyactiv-G را که نمونه بنزین‌سوز جدید مزدا است در همین صفحه مرور کرده‌ایم و این بار به سراغ موتور دیزل این خانواده می‌رویم، موتوری که مزدا امیدهای زیادی برای موفقیت آن دارد.

تولید اکسید نیتروژن توسط دیزل‌ها
موتورهای دیزل، چه آن‌هایی که در خودروهای سنگین نصب می‌شوند و چه نمونه‌های کوچک‌تر و کم حجم‌تر که در خودروهای سواری مورد استفاده قرار می‌گیرند، هر چند از نظر توانایی‌های فنی و به ویژه تولید گشتاور بالا در دورهای موتور پایین و البته مصرف سوخت کمتر نسبت به موتورهای بنزینی، موتورهای مناسبی هستند اما در مقابل یک مشکل بزرگ دارند و آن آلایندگی بالاتر آن‌ها نسبت به نمونه‌های مشابه بنزین‌سوز است. بخش عمده‌ای از این آلایندگی مربوط به تولید اکسیدهای نیتروژن است، گازهایی که در استانداردهای آلایندگی به شدت مورد توجه قرار گرفته‌اند و با هر بار تجدید نظر در این استانداردها، میزان مجاز تولید این گازها کمتر می‌شود.
اکسیدهای نیتروژن همان‌گونه که از نامشان پیدا است از ترکیب اکسیژن و نیتروژن پدید می‌آیند و اثرات مخربی بر لایه اوزون دارند ضمن آنکه برای سلامتی انسان نیز زیان بخش هستند. خوشبختانه نیتروژن و اکسیژن به صورت خود به خود و در دمای معمولی با یکدیگر ترکیب نمی‌شوند و به همین دلیل در حالت طبیعی مشکلی از نظر تولید اکسیدهای نیتروژن وجود ندارد اما این دو گاز در دمای بالا قابلیت ترکیب با یکدیگر را پیدا می‌کنند و این دمای بالا در داخل محفظه احتراق موتور خودرو وجود دارد و دقیقاً به همین دلیل است که موتور خودروهای درونسوز یکی از مهم‌ترین منابع تولید این گاز مضر است و خودروسازان هم تلاش دارند با روش‌هایی میزان تولید این گاز را در موتور خودرو کاهش داده و یا از انتشار آن به محیط بیرون از موتور جلوگیری کنند. برای این منظور یکی از روش‌ها استفاده از مبدل‌های کاتالیست است که می‌تواند اکسیدهای نیتروژن را به نیتروژن و اکسیژن تجزبه کند که هر دو از گازهای بی‌خطر اطراف ما هستند. این روش هر چند کارآیی مناسبی دارد اما در مورد موتورهای دیزل شرایط کمی متفاوت است و به دلیلی که در ادامه خواهیم خواند، در این موتورها تولید اکسیدهای نیتروژن بسیار بیش از موتورهای بنزینی است.

دیزل و دردسرهای ضریب تراکم بالا
پیش از این در مقاله‌های جداگانه‌ای در مورد چگونگی کارکرد موتورهای دیزل توضیحاتی داده‌ایم اما برای بررسی مشکل این خودروها در زمینه تولید گازهای آلاینده، بد نیست بار دیگر به طور مختصر چگونگی عملکرد آن‌ها را مرور کنیم. موتورهای دیزل، همچون موتورهای بنزین‌سوز براساس احتراق و انفجار مخلوط سوخت و هوا کار می‌کنند با این تفاوت که در این موتورها برای انفجار مخلوط سوخت و هوا از جرقه شمع استفاده نمی‌شود و این اصلی‌ترین تفاوت این موتورها با نمونه‌های بنزین‌سوز است. در این موتورها به جای آنکه در مرحله مکش، مخلوط هوا و سوخت وارد سیلندر شود، تنها هوا وارد می‌شود و پس از آن سوپاپ هوا بسته شده و مرحله تراکم آغاز می‌شود. با متراکم شدن هوا، فشار درونی آن به شدت افزایش پیدا می‌کند که این مسأله باعث افزایش دمای آن به حدود 600 درجه سانتی‌گراد می‌شود. در زمان رسیدن پیستون به بالاترین حد خود، گازوییل با فشار زیاد به داخل سیلندر تزریق می‌شود. به دلیل دمای بالای هوای درون سیلندر، گازوییل که در زمان تزریق به صورت پودر در آمده مشتعل می‌شود و دما و فشار درون سیلندر را به شدت افزایش می‌دهد و همین مسأله باعث می‌شود پیستون با شدت بسیار زیاد به سمت پایین حرکت کند. این حرکت به سمت پایین است که از طریق شاتون به میل‌لنگ منتقل شده و باعث چرخش میل‌لنگ و در نهایت حرکت موتور خودرو می‌شود. در سیکل کاری موتور دیزل، برای آنکه هوا بتواند در زمان فشرده شدن به دمای بالایی دست پیدا کند باید ضریب تراکم موتور بالا باشد تا هوا بتواند بیشتر فشرده شده و گرم‌تر شود و در نهایت بتواند سوخت دیزل را به آتش بکشد. به همین دلیل در حالی که موتورهای بنزینی ضریب تراکمی در حدود 10 دارند، موتورهای دیزل ضریب تراکم بالای 15 و گاهی در حدود 20 دارند و دقیقاً همین ضریب تراکم بالا است که مشکل اصلی این موتورها یعنی آلایندگی بالا را باعث می‌شود.
وجود ضریب تراکم بالا برای موتورهای دیزلی ضروری است و همین ضریب تراکم بالا یکی از دلایلی است که در نهایت باعث می‌شود مصرف سوخت این خودروها پایین‌تر از انواع بنزینی باشد. ضریب تراکم بالا به معنی دمای بیشتر هوا در زمان تزریق سوخت است و به این ترتیب در دمای بالاتر مخلوط سوخت و هوا بهتر می‌سوزند و بخش بیشتری از انرژی گازوییل آزاد می‌شود. اما در مقابل دمای بالای محفظه احتراق موتورهای درون‌سوز موقعیت مناسبی را برای ترکیب اکسیژن و نیتروژن و در نتیجه تولید اکسیدهای نیتروژن ایجاد می‌کند. در مقابل موتورهای بنزینی به دلیل ماهیت بنزین، ساختار متفاوتی دارند و با ضریب تراکم پایین‌تری کار می‌کنند چرا که بالا بردن ضریب تراکم در این موتورها موجب بروز پدیده خود اشتعالی در بنزین می‌شود و دقیقاً به همین دلیل است که موتورهای دیزلی از نظر تولید آلاینده اکسیدهای نیترون وضعیت بدتری نسبت به موتورهای بنزین‌سوز دارند.

راه حل مزدا؛ کاهش ضریب تراکم
مزدا از تمام مشکلات موتورهای دیزل در زمینه تولید آلایندگی بالای اکسیدهای نیتروژن آگاه بود اما مهندسان این شرکت به دنبال راه حلی بودند که ضمن حفظ توانایی‌های بالای موتورهای دیزلی، این خصوصیت منفی را کاهش دهند.
برای این منظور پیش‌تر راه حل‌هایی وجود داشته که البته بیشتر بر روی موتورهای دیزلی سنگین استفاده می‌شده (و قبلاً به طور مفصل آن‌ها را بررسی کرده‌ایم) اما راه حل مزدا بسیار هوشمندانه و البته کارساز است. متخصصان مزدا برای رفع این مشکل، ایده کاهش ضریب تراکم موتور دیزل را مطرح کردند و به این ترتیب موتورهای جدید دیزلی مزدا به جای ضریب تراکم 16.3 به یک، ضریب تراکم 14 به یک دارند. کاهش ضریب تراکم به معنی آن است که دما و فشار محفظه احتراق در زمان کارکرد موتور پایین می‌آید که منجر به کاهش تولید اکسیدهای نیتروژن می‌شود.
از سوی دیگر در این روش می‌توان سوخت را زمان اندکی پیش از رسیدن پیستون به نقطه مرگ بالا به داخل سیلندر تزریق کرد و به این ترتیب زمان انفجار هم طولانی‌تر شده و انفجار یکنواخت‌تر می‌شود (در حالی که در دیگر موتورهای دیزل سوخت دقیقاً در زمان رسیدن پیستون به نقطه مرگ بالا تزریق می‌شود) چون عملاً انفجار در پیستون قبل از رسیدن به نقطه مرگ بالا آغاز شده و کل زمان حرکت رو به پایین پیستون صرف سوختن کامل سوخت می‌شود. در این حالت از یک سو به دلیل دمای پایین‌تر محفظه احتراق، احتمال تولید اکسیدهای نیتروژن پایین می‌آید. از سوی دیگر به دلیل احتراق کامل‌تر، تولید هیدروکربن‌های نسوخته و دوده هم بسیار کمتر می‌شود ضمن آنکه احتراق کامل‌تر به معنی دستیابی به قدرت بیشتر از حجم مشخصی از سوخت است و به این ترتیب مصرف سوخت خودرو نیز پایین می‌آید.

کاهش وزن اجزای متحرک موتور
موتورهای دیزل به طور معمول نسبت به انواع بنزینی مشابه خود سنگین وزن‌تر هستند و علت اصلی این مسأله هم به فشار بالاتر در محفظه سیلندرهای آن‌ها باز می‌گردد. سازندگان موتور برای آنکه بتوانند بدنه، سرسیلندر، پیستون‌ها و شاتون‌ها را برای تحمل فشار بالاتر تراکم و البته شدت ضربات سنگین انفجارهای درونی موتور تقویت کنند چاره‌ای جز به کارگیری فلزات مقاوم‌تر ندارند و این مسأله باعث افزایش وزن موتور خودرو می‌شود. از سوی دیگر موتورهای دیزلی سخت‌تر از موتورهای بنزینی دور می‌گیرند و خط قرمز دور موتور آن‌ها پایین‌تر از نمونه‌های بنزین است. یکی از علل این مسأله هم سنگین بودن اجزای متحرک موتور از جمله پیستون‌ها و شاتون‌ها است اما مزدا توانسته با کاهش ضریب تراکم موتور بخش عمده‌ای از این مشکلات را بر طرف کند.
با کاهش ضریب تراکم، فشار درونی موتور کاهش پیدا می‌کند و به این ترتیب مزدا توانسته بخش‌های مختلف موتور را سبک‌تر از موتورهای مشابه تولید کند. به عنوان نمونه بلوک سیلندر موتورهای SKYACTIV-D مزدا از آلومینیوم ساخته شده است که به تنهایی 25 کیلوگرم صرفه‌جویی در وزن را به دنبال داشته. سرسیلندر هم به دلیل آنکه اکنون نازک‌تر از قبل شده سه کیلوگرم کاهش وزن دارد و پیستون‌ها هم به دلیل آنکه اکنون شدت انفجار درونی موتور کمتر است 25درصد سبک‌تر از قبل هستند. قطر میل‌لنگ هم از 60 میلی‌متر به 52 میلی‌متر رسیده است که علاوه بر کاهش وزن 25درصدی، موجب شده اصطکاک هم به شکل محسوسی کاهش بیاید. در نهایت به دلیل کاهش اصطکاک و کمتر شدن وزن اجزای متحرک موتور، موتور جدید مزدا بهتر و سریع‌تر از موتورهای دیزلی مشابه دور می‌گیرد و از این نظر به موتورهای بنزینی نزدیک‌تر است.

مشکلات ضریب تراکم پایین
تا اینجای کار همه چیز به نفع موتور جدید مزدا است و به نظر می‌رسد مزدا توانسته با کاهش ضریب تراکم، راه حل جادویی بسیاری از مشکلات موتورهای دیزلی را بیابد اما برای موتوری که اساس کارش بر مبنای گرمای بالای احتراق است، کاهش دمای احتراق به معنی اختلال در کار موتور است و این مسأله بیش از هر چیز در زمان گرم شدن موتور و به ویژه در هوای سرد خود را نشان می‌دهد. با کاهش ضریب تراکم، روشن شدن موتور دیزل در هوای سرد با مشکل مواجه می‌شود. قطعاً راننده‌های خودروهای سنگین بیش از همه با این مشکل آشنا هستند چرا که روشن کردن یک موتور دیزل در دمای هوای بسیار پایین دشوار می‌شود. از سوی دیگر حتی در صورت روشن شدن موتور هم تا زمان رسیدن به دمای ایده‌آل، موتور دچار احتراق ناقص خواهد بود چرا که هوای ورودی به موتور و بدنه سیلندر و محفظه احتراق همگی به شدت سرد هستند و این مسأله مانع از رسیدن دمای هوای فشرده به حد لازم برای سوختن کامل گازوییل می‌شود که حاصل آن را می‌توان در خودروهای دیزلی قدیمی‌تر به صورت دوده سیاه رنگ خارج شده از اگزوز آن‌ها دید. مزدا برای رفع این دو مشکل، ترکیبی از انژکتورهای جدید و سیستم جابجایی تغییر سوپاپ دود متغیر را به کار گرفته است. انژکتور چند نقطه‌ای مورد استفاده در موتور مزدا می‌تواند تا 9 مرتبه پاشش را در هر سیکل کاری به صورت متناوب انجام دهد ضمن آنکه سیستم مدیریت پاشش سوخت این خودرو می‌تواند بسته به شرایط دمایی موتور و شرایط رانندگی، سه الگوی مختلف پاشش «پیش پاشش»، «پاشش اصلی» و «پس پاشش» را اعمال کند. به این ترتیب موتور خودرو می‌تواند در دمای پایین نیز به خوبی روشن شود و زمان گرم شدن را طی کند. در کنار این، سوپاپ دود این موتور نیز می‌تواند در دوره گرم شدن اولیه موتور، به صورت مستقل عمل کرده و به گرم شدن سریع موتور کمک کند. برای این منظور مزدا از بازگشت بخشی از گازهای خروجی اگزوز به سیکل کاری موتور بهره برده است. به این ترتیب همواره بخشی از گرمای تولید شده در هر سیکل کاری به جای آنکه از موتور خارج شود بار دیگر به موتور باز می‌گردد و کمک می‌کند موتور خودرو سریع‌تر گرم شود. برای این منظور در زمان گرم شدن موتور، سوپاپ دود در زمان مکش هوا به داخل موتور، به طور کامل بسته نمی‌شود و به این ترتیب در زمان مکش، در کنار هوای تازه که از سوپاپ هوا وارد می‌شود، مقداری از گازهای گرم اگزوز که پیش‌تر از منیفولد خارج شده‌اند نیز به موتور باز می‌گردد و به کمک آن فضای داخلی محفظه احتراق گرم می‌شود. به مرور و با گرم شدن موتور خودرو، سوپاپ دود که عملکرد مستقلی دارد به وضعیت عادی کارکرد خود باز می‌گردد و به این ترتیب موتور می‌تواند به کارکرد طبیعی خود ادامه دهد. با بهره‌گیری از سیستم انژکتور جدید و سوپاپ دود متغیر، موتور مزدا در هوای بسیار سرد نیز به سرعت گرم می‌شود و به کارکرد ایده‌آل خود می‌رسد.

توربوشارژر دو مرحله‌ای
هر چند موتورهای دیزل به خودی خود موتورهایی با گشتاور بالا هستند اما برای افزایش توان و گشتاور موتور و همچنین کاهش مصرف سوخت و آلایندگی موتور جدید، مزدا از یک توربوشارژر دو مرحله‌ای بر روی این موتور استفاده کرده است. این سیستم در اصل از دو توربوشارژر تشکل شده است که یکی از آن‌ها کوچک و دیگری بزرگ است. توربوشارژر کوچک در دورهای موتور پایین و با فشار کم گازهای خروجی به سرعت به کار می‌افتد و می‌تواند گشتاور بالایی را در دورهای موتور پایین ایجاد کند. توربوشارژر بزرگ‌تر در دورهای موتور بالاتر وارد مدار می‌شود و می‌تواند قدرت موتور را در دورهای بالا افزایش دهد.