موتور دیزل در یک نگاه

عنوان موتورهای دیزل ، از نام دکتر رودلف دیزل اقتباس گشته که در حدود سال 1893 در آلمان اختراع آن را به ثبت رسانید .این موتورها از نوع احتراق داخلی بوده زیرا اشتعال در داخل موتور انجام می شود . 

در موتورهای بنزینی ، سوخت با هوا مخلوط شده و وارد سیلندرها می شود و اشتعال بر اثر یک جرقه الکتریکی توسط شمع ایجاد می گردد. در موتورهای دیزل ، سوخت به شکل پودر شده به درون سیلندرها تزریق شده و اشتعال در اثر درجه حرارت بالای داخل سیلندرها حاصل می شود. 

عملکرد موتورهای دیزل مقرون به صرفه بوده و آلودگی کمتری نسبت به موتورهای بنزینی مشابه برای محیط زیست دارد. به علت طراحی مقاوم تر موتورهای دیزل از عمر بیشتری نسبت موتورهای بنزینی دارا هستند. 

 مجموعه موتور دیزل

مجموعه موتور دیزل ، شامل موتور و تجهیزات جانبی آْن می باشد و میتوان آنرا مطابق ذیل معرفی نمود:

1-قطعات اصلی موتور  2-سیستم استارت   3-سیستم سوخت رسانی  4- سیستم خنک کاری

5-سیستم روغنکاری   6-سیستم ورود هوا  7- سیستم خروج دود 

قطعات اصلی موتور

قسمتها ی ذیل جزء اجزای اصلی موتور محسوب می شوند.  

1-         بلوک سیلندر

بلوک سیلندر بزرگترین قسمت موتور می باشد. بلوک سیلندر همانطور که از نامش پیداست ، یک بلوک ریخته گری از چدن است که دارای مجاری گوناگون و حفره های سیلندر است . بوش و پیستونها داخل این حفره ها قرار   می گیرند. 

 

2-         سر سیلندر

سر سیلندر توسط پیچ هایی روی سطح بالایی بلوک سیلندر متصل می شود تا حفره های سیلندرها را در بر گرفته و محفظه احتراق در قسمت بالای پیستون شکل گیرد که مخلوط هوا و سوخت در آنجا خواهد سوخت .در درون سر سیلندر ، سوپاپها اجازه می دهند هوا وارد سیلندرها شده و گازهای خروجی نیز پس از ترکیب و سوختن از سیلندر خارج شود. 

3-    میل لنگ

میل لنگ روی یاتاقانهای قسمت پایینی بلوک سیلندر در جای خود نصب می گردد. پیستونها که در داخل سیلندر ها نصب میگردند، توسط شاتونها (دسته پیستون ها ) به میل لنگ متصل میگرند. وظیفه میل لنگ تبدیل حرکت رفت و برگشتی پیستون ها به حرکت دورانی می باشد.  

4-    کارتر

مخزن روغن موتور یا کارتر به ته بلوک سیلندر پیچ می گردد تا میل لنگ را در قسمت پایینی بلوک سیلندر یا محفظه میل لنگ محفوظ نماید .کارتر وظیفه نگهداری روغن موتور نیز را بر عهده دارد. 

5-         پیستونها و شاتونها

پیستونها به همراه رینگ های پیستون با خلاصی خیلی کم در داخل حفره های سیلندر قرار می گیرند که رینگ ها عمل آب بندی بین پیستونها و بلوک سیلندر را به عهده دارند. پیستون ها  توسط دسته پیستون ها (شاتونها) به میل لنگ متصل می شوند.  انتهای پایینی شاتون ها (دسته پیستون ها )به همراه یا تاقا نها روی میل لنگ نصب می گردد.

انتهای بالایی شاتون بکمک گژن پین به پیستون متصل می گردد.  نیروی حاصل از احتراق به پیستون نیرو وارد نموده آنرا به به پایین سیلندر می راند . این حرکت توسط شاتون به میل لنگ منتقل شده و باعث چرخش میل لنگ  می گردد.  

6-         میل سوپاپ

میل سوپاپ مکانیزم سوپاپ ها را به کار انداخته تا سوپاپ ها بتوانند باز و بسته شوند. این عمل اجازه می دهد هوا از طریق سوپاپ هوا وارد سیلندر شده و گازهای سوخته شده (دود) از طریق سوپاپ دود خارج شوند. 

7-               درپوش سوپاپ(قالپاق سوپاپ)

این درپوش روی سوپاپ ها نصب شده و بعنوان پوششی برای سوپاپ ها محسوب میگردد.تایپیت توسط میل سوپاپ بسمت بالا می رود .با گردش میل سوپاپ ، میل تایپیت بالا رفته و باعث حرکت اسبک شده و در نتیجه سوپاپ باز می شود.  

8-               چرخ دنده های سینی جلو

این چرخ دنده ها در زیر سینی جلو و در قسمت جلو موتور قرار دارند . چرخ دنده سر میل لنگ ،چرخ دنده میل سوپاپ ، چرخ دنده پمپ انژکتور و دیگر تجهیزات کمکی را به گردش وا می دارد.  

9-               فلایویل(چرخ طیار)

فلایویل چرخ سنگینی است که به انتهای میل لنگ متصل می شود. این چرخ در اصل ارتعاشات ناشی از ضربات حرکت رفتی –برگشتی پیستون را کاهش داده و انرژی را در کورس قدرت جذب و در کورس های دیگر آزاد نموده و حرکت دورانی میل لنگ را بصورت یکنواخت حفظ میکند.یک چرخ دنده بزرگ روی فلایویل نصب می گردد تا روشن شدن موتور به کمک استارت را امکان پذیر نماید. 

پمپ تغذیعه(سه گوش)

این پمپ با نامهای پمپ تغذیعه، پمپ اولیه و پمپ سه گوش نیز شناخته می شود . وظیفه این پمپ کشیدن سوخت از تانک ، عبور آن از فیلترهای اولیه و نهایتا رساندن به پمپ انژکتور می باشد . این پمپ ممکن است بر روی بلوک موتور نصب  شده و بوسیله بادامک میل سوپاپ بطور مکانیکی بحرکت در آید و یا بر روی پوسته پمپ انژکتور سوار شده و بوسیله بادامکی از میل بادامک پمپ  انژکتور بحرکت در آید.پمپ تغذیعه دارای یک اهرم است که با آن می توان بطور دستی نیز پمپ را به حرکت در آورد .به این ترتیب بدون روشن کردن موتور می توان سیستم سوخت رسانی را هواگیری کرد .چهار نوع از پمپ های تغذیه عبارتند از : دیافراگمی ، پره ای، دنده ای ، پیستونی 

سیستم سوخت رسانی

سیستم سوخت رسانی شامل مخزن سوخت، فیلترها ، پمپ گازوییل ، پمپ انژکتور و لوله های مدار سوخت می باشد.

سوخت توسط پمپ گازوییل از مخزن سوخت کشیده شده و پس از عبور از فیلتر یا فیلترها تصفیه شده و برای پمپ انژکتور ارسال می گردد.  

پمپ انژکتور برای هر سوزن انژکتور میزان دقیق سوخت را با فشار بالا می فرستد. هر سوزن برای یک سیلندر سوخت را بصورت پودر به محفظه احتراق موتور ارسال می کند ،آنگاه سوخت با هوا مخلوط و محترق میشود .پمپ انژکتور و سوزنها بسیار ظریف بوده و لقی بین قطعات آنها کم است ،بنابراین سوختی که برای موتور مصرف می شود باید خیلی تمیز باشد . بهمین منظور برای سیستم ، فیلترهایی تعبیه می شود. 

سیستم خنک کاری

احتراق یا سوختن در محفظه احتراق موتور ، مقدار زیادی حرارت ایجاد می کند . مقداری از این حرارت به همراه گازهای خروجی ( دود ) از اگزوز خارج می شوند ، ولی مقدار زیادی از این حرارت توسط سر سیلندر و بلوک سیلندر جذب می شود. 

موتور معمولا نیاز دارد در درجه حرارت بالا کار کند( حدود 80 درجه سانتیگراد )، اما تجاوز درجه حرارت از حد معینی سبب آسیب دیدن قطعات موتور می گردد. گرمای اضافی توسط سیستم خنک کاری از موتور دفع می شود. مجاری آب در درون بلوک سیلندر و سر سیلندر تعبیه شده اند. این  مجاری در واقع سیلندرها و محفظه احتراق را احاطه نموده اند ، و از آب و یا مخلوطی از آب پر شده اند که آن را مایع خنک کن می نامند.  

 

حرارت از قطعات فلزی بلوک سیلندر و سر سیلندر به مایع خنک کن که توسط پمپ آب (واتر پمپ) در موتور جریان دارد ، منتقل می شود. این آب داغ وارد قسمت بالای رادیاتور شده واز درون لوله های رادیاتور گذشته و به ته آن می رود و سپس مجددا به پمپ آب و مجاری آب بر می گردد . آب درون رادیاتور به کمک هوا خنک می شود . آب داغ از مسیر لوله های رادیاتور و هوا از لابلای پره های نصب شده روی لوله ها عبور می نماید و به این ترتیب گرمای آب به هوا منتقل شده و آب مجددا به موتور باز می گردد اما دمای آن کاهش یافته است. 

سیستم روغنکاری

سیستم روغنکاری برای تمام قطعات متحرک موتور روغن می فرستد . روغن موتور که درون کارتر می باشد توسط اویل پمپ کشیده شده و به کمک مجاری ، روغن به تمام قطعات متحرک میرسد.

در کارتر موتور باید روغن به مقدار کافی موجود باشد تا از ساییدگی جلوگیری نموده و اصطکاک و صدای موتور را کاهش دهد. عدم وجود روغن سبب تماس فلز با فلز خواهد شد و خسارت کلی به موتور وارد می شود.   

موتور دیزل چگونه کار می کند

موتورهای دیزل می توانند از یک یا چند سیلندر تشکیل شوند . پیستونی که در داخل سیلندر قرار دارد از نظر اندازه درست به اندازه سیلندر است و تنها کمی تلرانس داردکه می تواند بطرف بالا و پایین حرکت کند . رینگ های پیستون بعنوان  قطعات آببندی کننده بین پیستون و دیواره سیلندر عمل می کند. بطوریکه از فرار گازهای حاصل از احتراق به محفظه کارتر جلوگیری می کنند و همچنین روغنهای پاشیده شده به دیواره سیلندر را در هنگام پایین رفتن پیستون جارو کرده و به کارتر می ریزند.

درزمانی که پیستون در حال بالا آمدن می باشد هوای داخل سیلندر در محفظه بالای سیلندر متراکم میشود ، در این حالت اگر مقدار کمی از سوخت  بوسیله انژکتور به داخل محفظه احتراق تزریق شود مخلوط سوخت و هوای متراکم محترق شده و فشار بسیار زیادی در این محفظه ایجاد می شود که باعث راندن پیستون بسمت پایین خواهد شد . 

لنگ ، یک قسمت خم شده و یا قطعه خم شده از یک میل لنگ است که با چرخش میل لنگ در یک مدار دایره ای می گردد. شاتون (دسته پیستون) محور لنگ ، میل لنگ را به پیستون اتصال می دهد . از طرف دیگر توسط کپه یاتاقان و پیچ ومهره به میل لنگ اتصال می یابد . شاتون در قسمت فوقانی دارای یک حرکت گردشی حول گژن پین است همچنانکه در قسمت پایینی خود حول محور میل لنگ روی یاتاقان خود آزادانه می گردد. 

مراحل کار موتور

فعالیتهایی که درون یک سیلندر موتور انجام می شود به مراحلی (کورس) تقسیم می شوند. عبارت کورس به معنای حرکت پیستون می باشد . بالاترین موقعیت پیستون در سیلندر و یا به عبارت ساده تر نقطه فوقانی کورس پیستون راTDC  یا نقطه مرگ بالا و پایین ترین موقعیت پیستون در سیلندر را نقطه مرگ پایین BDC  می نامند. بنا براین یک کورس طی فاصله بینTDC  به BDC یا برعکس می باشد. میل لنگ از طریق شاتون با یک دور گردش کامل خود دو کورس پیستون را پدید می آورد و پیستون یکبار به نقطه مرگ بالا و یکبار به نقطه مرگ پایین می رسد. 

چرخه چهار زمانه  

موتور چهار زمانه با چرخه ای شامل چهارکورس پیستون دارد : مکش ، تراکم، قدرت (احتراق) و تخلیه .

سوپاپهای هوا و دود بگونه ای تنظیم شده اند که بازو بسته شدن آنها دقیقا متناسب با حرکت پیستون انجام شود . سوپاپ ها حرکت خود را از میل سوپاپ می گیرند که میل سوپاپ نیز نیروی محرک خود را از میل لنگ می گیرد. در عمل سوپاپ ها در نقاط TDC  و  BDC باز یا بسته نمی شوند بلکه کمی قبل یا بعد از این نقاط باز یا بسته شده تا هوای تازه بداخل سیلندر مکیده شده و گازهای سوخته شده بطور کامل از سیلندر بیرون رانده شوند.  

مکش هوا یا تنفس :

کورس مکش هوا با باز شدن سوپاپ هوا و حرکت پیستون به سمت پایین آغاز میشود .هوا از طریق سوپاپ هوا بداخل سیلندر مکیده می شود و در نقطه BDC  محفظه سیلندر از هوای تازه پر شده است. 

تراکم:

پس از رسیدن به نقطه BDC   پیستون به سمت بالا حرکت کرده و هوای مکیده شده به داخل سیلندر را متراکم می سازد. در این حالت سوپاپ هوا بسته است . سوپاپ دود نیز بسته می باشد ، بنا براین محفظه سیلندر آببندی شده و هیچ منفذی باز نیست .  با بالا رفتن پیستون در اثر گردش میل لنگ ،هوا متراکم می شود . نسبت تراکم تا یک شانزده ام  حجم اولیه می رسد ، با این تراکم دمای هوا بالا رفته و فشار آن افزایش می یابد که با سوخت تزریقی توسط انژکتور اشتعال صورت می گیرد. 

قدرت:

درست کمی قبل از رسیدن پیستون به TDC  مقدار متناسبی از سوخت دیزل از طریق انژکتور بداخل محفظه احتراق پاشیده می شود و احتراق صورت می گیرد. نیروی حاصل از احتراق باعث رانش پیستون به سمت پایین می شود . این حرکت از طریق شاتون به میل لنگ انتقال یافته و باعث چرخش آن و عملیات بعدی موتور می شود. در زمان احتراق هر دو سوپاپ بسته هستند اما در انتهای کورس سوپاپ دود باز می شود. 

تخلیه:

در این زمان سوپاپ دود باز می شود ، پیستون به سمت بالا حرکت کرده و گازهای سوخته شده را از طریق مجرای سوپاپ دود به بیرون می راند .در این حالت سوپاپ هوا بسته است .

به این ترتیب چرخه چهار زمانه موتور کامل می شود. قیچی کردن سوپاپ ها به معنای باز شدن سوپاپ هوا درست قبل از بسته شدن کامل سوپاپ دود می باشد و سبب خارج شدن سریع گازهای سوخته شده از سیلندر می شود . 

ترتیب قرار گیری سیلندرها

موتورها می توانند بگونه ای طراحی شوند که سیلندر در یک خط قرار بگیرند ، تحت یک زاویه بصورت V  شکل باشند یا مقابل یکدیگر باشند .

بسیاری از موتورهای چهار و شش سیلندر بصورت خطی یا ردیفی هستند اما برخی موتورهای دیگر بصورت V  شکل  طراحی می شوند . اکثر موتورهای هشت سیلندر و بالاتر بصورتV  شکل هستند . 

شماره گذاری سیلندر ها

برای بیان مشخصات موتورها، سیلندر آنها شماره گذاری می شود . در موتورهای خطی معمولا شماره گذاری از جلوی موتور به سمت عقب آن انجام می شود. در موتورهای V  هشت سیلندر شماره گذاری بگونه ای است که یک در میان سیلندرها از دو طرف شماره گذاری می شوند . به این صورت شماره های فرد در یک سمت و شماره های زوج در سمت دیگر قرار می گیرند . جهت پی بردن به شماره سیلندرها باید به سمت چپ و راست و همچنین جلو و عقب موتور توجه نمود. 

ترتیب احتراق

ترتیب احتراق که تعیین کننده زمان کورس قدرت در سیلندر ها می باشد قسمتی از طراحی موتور می باشد. این ترتیب بوسیله عوامل مختلفی تعیین می گردد ، مانند شکل میل لنگ ، ترتیب و شکل بادامک های روی میل سوپاپ برای حرکت دادن سوپاپها در زمان صحیح و پاشش سوخت که می باید درست در زمان مناسب انجام شود . ترتیبی که سبب بوجود آمدن زمان و کورس قدرت می شود به نام ترتیب احتراق شناخته می شود. 

در یک موتور چهار سیلندر خطی که سیلندرها از سمت جلو به عقب نام گذاری شده اند  دو نوع ترتیب احتراق  ممکن است وجود داشته باشد : ترتیب 2-4-3-1 یا ترتیب 3-4-2-1 . در موتور شش سیلندر معمولا   4-2-6-3-5-1 می باشد. ترتیب احتراق یک موتور V  شکل 8 سیلندر بصورت نیز معمولا 2-7-3-6-8-4-5-1  می باشد.