آشنایی با موتور دیزل

نحوه عملکرد سیستم سوخت رسانی موتور دیزل

سیستم سوخت رسانی درموتور دیزل به این ترتیب عمل می کند که ابتدا گازوییل ازباک توسط پمپ برقی گرفته شده وپس ازعبوراز فیلتر وارد پمپ فشار بالا می شود این پمپ که نیروی خود راازمیل سوپاپ می گیرد فشار سوخت را بسیاربالا می برد وبه دروون ریل سوخت رسانی فشرده می کند، این ریل مشترک بین تمام سیلندرهاست وتمام انژکتورهابه این ریل انشعاب دارند ؛ انژکتورها مکانیکی- الکترومقناطیسی بوده وبه فرمان واحد کنترل موتورعمل می کنند. درزمانی که بایدتزریق سوخت صورت گیرد باگردش میل سوپاپ ورسیدن بادامک میل سوپاپ به روی نشیمنگاه انژکتوروفشرده کردن این نشیمنگاه باادامه گردش سوپاپ ؛ سوخت وارد شیر کنترل انژکتورشده وباتنظیم دقیق فشار وزمان تزریق درابتدا وانتها ودرطول تزریق بهترین شرایط رابرای یک احتراق عالی نسبت به شرایط موتور ، خودرو ومحیط فراهم می کند . واحد کنترل موتور اطلاعات مورد نیاز خود را بااستفاده ازحسگرهای مختلف دریافت کرده وابزاهای مختلفی ازجمله انژکتور را کنترل می کند .

انژکتور
يکي از مهترين مسايلي که هميشه مورد توجه بوده کاهش مصرف سوخت و کم کردن آلايندگي موتورها و استفاده بهينه بوده و به همين خاطر طراحان خودروها چه در طراحي موتور و چه در طراحي بدنه هميشه اين مسائله را در نظر دارند.

در همين راستا يکي از دستاوردها مهم خودروسازان در دهه 90 ميلادي طراحي و توليد موتورهاي EGI بود که اين موتورها در کشورهاي پيشرفته به سرعت جاي موترهاي کاربراتوري را گرفت .( در ايران هم چند سالي است که خودرو سازان يا همان مونتاژ کاران ! از اين نوع موترهاي استفاده مي کنند. ا اونجا که من يادمه البته دقيق نيست ولي فکر کنم از سال 80 بود که توليد خودروهاي انژکتوري در ايران آغاز شد و با توليد وانت نيسان با موتور انژکتوري که همين چند وقت پيش صورت گرفت نسل موترهاي کاربراتوري براي هميشه در ايران منقرض شد. جالب است بدانيد که در بسياری از کشورهای پيشرفته استفاده از انژکتور در همان سالهای اول ساخت آن اجباری شد.

موتور EGI يا انژکتوري

کلمه EGI مخفف Electronic Gasoline Injection به معناي تزريق الکترونيکي سوخت است .طرز کار اصلي اين سيستم

 استفاده از مخلوط بهينه سوخت و هوا در شرايط کارکرد مختلف موتور و بستگي به شرايط است که علاوه بر کاهش مصرف سوخت باعث افزايش قدرت و کاهش قابل توجه گازهاي آلاينده هوا نيز مي گردد .

به طور مثال يک موتور 1600 سي سي معمولي در شرايط مطلوب داراي قدرتي در حدود 70 تا 80 اسب بخار با مصرف 10 تا 12 ليتر در 100 کيلومتر هست ( البته منظور از موتور 1600 موتور پيکان نيست! موتور پيکان خودشو بکشه تا نهايت 70 اسب نيرو توليد ميکنه و گاهي با مصرفي در حدود 15 ليتر! ) اما يک موتور انژکتوري با گنجايش 1600 سي سي داراي قدرتي در حدود 90 تا 95 اسب بخار هست و مصرفي در حدود 7.5 تا 8 ليتر در 100 کيلومتر هست . به علاوه ميزان آلايندگي اين موتر از يک موتر کاربراتوري 1100 سي سي هم کمتر هست . چنين اختلاف فاحشي در قدرت و مقدار مصرف به اين علت است که بازده موتر بستگي کاملي به نسبت هوا و سوخت دارد . در يک موتور کاربراتوري در شرايط مختلف رانندگي نسبت سوخت و هوا ثابت است و تنها با دستکاري مکانيکي مي توان آن را تغيير داد اما تفاوت اصلي موتور انژکتوري در همين جاست که با توجه به شرايط مختلف بار زياد استارت سرد شتاب مثبت يا منفي نسبت سوخت و هوا همواره در بهترين شرايط قرار دارد.

تفاوت موتور های دیزلی و موتور های بنزینی:

یک موتور بنزینی مخلوط هوا و گاز را مکش می کند و آنرا متراکم می کند و بعد مخلوط را با جرقه مشتعل می کند  یک موتور دیزلی فقط هوا را می گیرد و آنرا متراکم می کند و بعداً سوخت را به داخل هوای متراکم تزریق می کند . گرمای حاصل از متراکم شدن هوا موجب مشتعل شدن خود به خودی سوخت می شود .

نسبت تراکم موتور های بنزینی8:1   تا 12:1 است، در حالیکه نسبت تراکم موتور های دیزلی 14:1 به بالا مثلاً 25:1 است . نسبت تراکم بالای موتور های دیزلی منجر به بهتر شدن بازده می شود .

  موتور های بنزینی معمولاً از کاربراتور استفاده می کنند که هوا و سوخت را قبل از ورود به داخل سیلندر مخلوط می کند یا دریچه تزریق سوخت دارند که فقط سوخت را پیش از مرحله مکش می پاشد(بیرون سیلندر). موتور های دیزل از تزریق سوخت مستقیم استفاده می کنند  یعنی سوخت را مستقیماً به داخل سیلندر می پاشند .

انیمیشن زیر سیکل دیزل را در یک کنش نشان می دهد، شما می توانید آن را با ایمیشن موتورهای بنزینی مقایسه کنید و تفاوت آنرا ببینید .

توجه کنید که موتور های دیزل شمع ندارند . آنها هوا را می مکند ( مکش می کنند ) و آنرا متراکم می کنند و سپس سوخت را مستقیماً به داخل محفظه احتراق تزریق می کنند ( تزریق یا پاشش مستقیم)  و در نتیجه گرمایی حاصل از متراکم شدن هوا موجب مشتعل شدن سوخت در یک موتور دیزل می شود . در بخش بعدی ما مرحله تزریق سوخت دیزل را بررسی خوایم کرد. 

 تزریق سوخت در موتور های دیزل:

 انژکتور در موتور های دیزل از اجزای  بسیار پیچیده ای تشکیل شده است و موضوع بسیاری از آزمایشات بزرگ بوده است . ممکن است در هر موتور خاصی در یک مکان مختلف جای گرفته باشد . انژکتور بایستی قادر باشد تا دما و فشار داخلی سیلندر را تحمل کرده و سوخت را به قطرات ریز تبدیل کند . گردابی کردن قطرات در داخل سیلندر که باعث پخش متناسب آنها می شودنیز یک چالش است .  بنابراین بعضی موتور های دیزلی سوپاپ مکش مخصوص قبل از محفظه احتراق به کار می گیرند یا از وسایل دیگری برای گردابی (چرخشی) کردن هوا در داخل محفظه احتراق استفاده می کنند و یا در غیر این صورت جرقه زنی و فرآیند احتراق بهبود می دهند . یکی از تفاوتهای بزرگ بین موتور های دیزلی و بنزینی در فرآیند تزربق سوخت است . اکثر موتور خودرو ها از دریچه تزریق ( انژکتور) یا یک کاربراتور استفاده می کنند که نسبت به تزریق مستقیم ترجیح دارد . بنابراین در یک موتور خودرو ، همه سوخت در داخل سیلندر در طی مرحله مکش بارگذاری شده و سپس متراکم می شود . مقدار تراکم مخلوط سوخت و هوا محدود به نسبت تراکم موتور است . اگر موتور هوا را بیش از اندازه متراکم کند ، مخلوط سوخت و هوا به طور خود به خودی مشتعل می شود و سبب ضربه زدن می شود . موتور های دیزل تنها هوا را متراکم می کنند، بنابراین نسبت تراکم می تواند خیلی بالا باشد. نسبت تراکم بالا، قدرت بیشتری تولید می کند .

بعضی موتور های دیزل شامل یک شمع گرمکن از انواع آن است. موقعی که یک موتور دیزل سرد است، مرحله کمپرس ممکن است دمای هوا را به اندازه کافی برای مشتعل کردن سوخت بالا نبرد . شمع گرمکن (glow plug ) یک سیم گرمکن الکتریکی است (مانند سیم های داغی که شما در یک برشته کن می بیننید) که محفظه احتراق را گرم می کند و دمای هوا را موقعی که موتور سرد کار می کند را افزایش می دهد بنابراین موتور می تواند روشن شود .

همه وظایف در موتور های جدید توسط ارتباط ECM ** با مجموعه از سنسور های پیچیده ای که هر چیزی را از دور موتور تا دمای روغن و مایع خنک کننده را اندازه گیری می کنند ، حتی وضعیت موتور(i.e. T.D.C.)  کنترل می شود . امروزه گرمکن ها به ندرت در موتور های بزرگ استفاده می شود . ECM دمای هوای محفظه را حس می کند و تایمینگ موتور را در هوای سرد ریتارد می کند ، بنابراین انژکتور سوخت را دیرتر تزریق می کند. هوا در داخل سیلندر بیشتر متراکم می شود در نتیجه گرمای زیادی ایجاد شده، که به روشن شدن موتور کمک می کند .

موتور های کوچک و موتورهای که کنترل کامپیوتری پیشرفته ندارند از گرمکن برای حل این مشکل(روشن شدن در هوای سرد) استفاده می کنند .