چرا شکل پیستون‌های موتور دیزلی متفاوت از مدل بنزینی است؟

در ادامه بررسی موتور دیزلی به بررسی تفاوت پیستون‌های این نوع موتور با نمونه‌های بنزینی خواهیم پرداخت.


موتورهای بنزینی و دیزل تفاوت‌های زیادی دارند که فقط به نوع سوخت محدود نمی‌شود. در مقایسه با موتورهای بنزینی، موتور دیزلی معمولاً گشتاور بیشتری را در دورهای پایین‌تر تولید می‌کند و به همین دلیل است که اغلب در بسیاری از کاربردهای صنعتی و دریایی سنگین نسبت به موتور بنزینی ترجیح داده می‌شود. این موتورها همچنین در روش‌های نگهداری تفاوت‌هایی دارند، صدای خاصی تولید می‌کنند و معمولاً راندمان سوخت بالاتری دارند. این به دلیل نحوه عملکرد موتور دیزلی است؛ به عبارت دیگر به جای استفاده از شمع، موتور دیزلی از طریق نیروی تراکم خود فرایند اشتعال را انجام می‌دهد. در واقع موتور دیزلی هوای داخل محفظه احتراق را آن‌قدر فشرده می‌کند که وقتی سوخت تزریق می‌شود به‌طور خودبه‌خود مشتعل می‌شود. به همین دلیل است که موتورهای دیزل به شمع نیاز ندارند؛ اما فرایند موردبحث به معنی آن است که مخلوط کردن سوخت و هوا می‌تواند مشکل باشد و به همین دلیل است که موتورهای دیزلی پیستون‌هایی با شکل ویژه دارند.

همچنین بخوانید:

• ۱۰ افسانه مشهور درباره موتور دیزلی که نادرست هستند!
• چرا کامیون‌ها از موتورهای دیزلی استفاده می‌کنند؟
• چرا گشتاور موتورهای دیزلی معمولاً از موتورهای بنزینی بیشتر است؟

سر پیستون موتور دیزل شبیه به این است که انگار کسی قسمت بالای آن را برداشته است. این فرورفتگی به‌طور خاص طراحی شده است تا سوخت به خوبی با هوای فشرده شده مخلوط شود چراکه در غیر این صورت سوخت به‌طور یکنواخت و کامل نمی‌سوزد. این طراحی با عنوان “پیستون بشقابی” شناخته می‌شود که به دلیل شکل مقعر خود به این نام مشهور شده و عمدتاً در کاربردهای تراکم بالا از جمله موتورهای دیزلی استفاده می‌شود. شکل واقعی بشقاب بسته به موتور متفاوت است و برخی از آن‌ها شکل D را می‌سازند درحالی‌که برخی دیگر طراحی متفاوتی در محفظه احتراق دارند. با این حال عملکرد آن‌ها یکسان باقی می‌ماند که همان افزایش حجم محفظه احتراق و اجازه دادن به سوخت برای سوزاندن به‌صورت کنترل شده است. حال بیایید نگاهی دقیق‌تر به چگونگی وقوع این فرآیند در یک موتور دیزلی بیندازیم.

بررسی فرآیند احتراق در موتورهای دیزلی با پیستون‌های بشقابی

اولین نکته این است که تمام موتورهای دیزلی مدرن بر اساس اصل اشتعال تراکمی عمل می‌کنند به این معنا که پیستون فشار و حرارت زیادی به هوای اطراف وارد می‌کند تا سوخت زمانی که وارد سیلندر می‌شود خودبه‌خود مشتعل شود؛ اما این کار چگونه انجام می‌شود؟

مرحله اول دقیقاً مانند موتور بنزینی است به این معنا که موتور دیزلی با ایجاد خلأ در محفظه احتراق هوای لازم را به داخل می‌کشد، همان‌طور که پیستون به سمت پایین حرکت می‌کند. هوا وارد محفظه احتراق شده و سپس در طول حرکت صعودی پیستون مانند فشار دادن یک اسفنج فشرده می‌شود؛ اما اینجا است که فرآیند متفاوت می‌شود. برخلاف موتور بنزینی، موتور دیزلی این هوا را به میزان قابل‌توجهی بیشتر از موتور بنزینی فشرده می‌کند. به عنوان مثال موتور ۶.۷ لیتری کامینز در یک وانت هوی دیوتی رم این هوا را با نسبت تراکم ۱۹ به ۱ فشرده می‌کند. درحالی‌که موتور بنزینی همی در همان رم تنها نسبت تراکم ۱۰.۹ به ۱ دارد. این موتورها به نسبت تراکم بالا نیاز دارند زیرا فرار بودن سوخت دیزل از بنزین کمتر است و بنابراین در شرایط مشابه به سختی مشتعل می‌شود.

اینجاست که شکل پیستون متفاوت موتور دیزلی خودش را نشان می‌دهد. هوا مانند هر ماده دیگری داخل محفظه خاص پیستون پر می‌شود و این محفظه به عنوان وسیله‌ای برای کنترل خود هوا عمل می‌کند. وقتی پیستون بالا می‌رود یک گردباد از هوا در این کانال فرورفته ایجاد می‌کند و سوخت در زمان‌ها و مکان‌های خاصی در این فرآیند تزریق می‌شود. چون هوا به‌طور قابل پیش‌بینی رفتار می‌کند این بدین معنی است که نازل سوخت موتور دیزلی می‌تواند دقیقاً برای به حداکثر رساندن راندمان خود تنظیم شود و به همین دلیل است که بسیاری از موتورهای اشتعال تراکمی از این طراحی استفاده می‌کنند.