موتورهای دیزل : چرا موتور دیزلی از موتورهای بنزینی کارایی بیشتری دارند؟

0

موتورهای دیزل

موتور دیزل ، هر موتور احتراق داخلی که در آن هوا قرار داردفشرده شده در دمای کافی و کافی برای احتراق سوخت دیزل تزریق شده در داخلاستوانه ، که در آن احتراق و انبساط عمل می کندپیستون . این انرژی شیمیایی ذخیره شده در سوخت را به انرژی مکانیکی تبدیل می کند ، که می تواند برای تأمین نیرو کامیون های حمل بار ، تراکتورهای بزرگ ، لوکوموتیو و کشتی های دریایی استفاده شود. تعداد محدودی از اتومبیل ها نیز مانند دیزلی ژنراتورها دارای قدرت دیزل هستند.

موتور دیزل چیست؟

یک موتور دیزل از یک کامیون آتش نشانی

عکس: یک موتور دیزل معمولی (از یک کامیون آتش نشانی)

مانند موتور بنزینی ، موتور دیزل نوعی موتور احتراق داخلی است . احتراق کلمه دیگری برای سوزاندن است و به معنای داخلی در داخل است ، بنابراین یک موتور احتراق داخلی به سادگی یکی از مواردی است که سوخت در قسمت اصلی موتور (سیلندرها) که در آن قدرت تولید می شود سوزانده می شود. این بسیار متفاوت از موتور احتراق خارجی مانند موتورهای بخار قدیمی است. در موتور بخار ، یک آتش بزرگ در یک انتهای دیگ بخار وجود دارد که آب را برای ساخت بخار گرم می کند. بخار از لوله های طولانی به سمت سیلندر در انتهای مخالف دیگ بخار جریان می یابد که در آن یک پیستون را به جلو و عقب فشار می دهد تا چرخ ها را حرکت دهد . این احتراق خارجی است زیرا آتش خارج استاستوانه (در واقع ، معمولاً 6-7 متر یا 20-30 فوت فاصله دارد). در موتور بنزینی یا دیزلی ، سوخت درون سیلندرها می سوزد. احتراق داخلی انرژی بسیار کمتری را هدر می دهد زیرا گرما از جایی که در سیلندر تولید می شود نباید جریان داشته باشد: همه چیز در همان مکان اتفاق می افتد. به همین دلیل موتورهای احتراق داخلی نسبت به موتورهای احتراق خارجی کارایی بیشتری دارند (آنها انرژی بیشتری از همین حجم سوخت تولید می کنند).

موتورهای دیزل با موتور بنزینی چه تفاوتی دارد؟

موتورهای بنزینی و موتورهای دیزلی هر دو با احتراق داخلی کار می کنند ، اما به روش های کمی متفاوت. در موتور بنزینی ، سوخت و هوا به سیلندرهای فلزی کوچک تزریق می شود. پیستون مخلوط را فشرده می کند (آنرا فشرده می کند) و باعث انفجار آن می شود و جرقه الکتریکی کوچکی از یک جرقه جرقه آن را به آتش می کشد. این امر باعث انفجار مخلوط می شود ، با ایجاد نیرویی که پیستون را به پایین سیلندر سوق می دهد و چرخ ها را از طریق میل لنگ و چرخ دنده ها چرخانده است. می توانید در این باره اطلاعات بیشتری بخوانید و یک انیمیشن ساده از نحوه عملکرد آن در مقاله ما در مورد موتورهای اتومبیل تماشا کنید .

مطلب پیشنهادی منوجان
مقاله در مورد تقطیر ناپیوسته

موتورهای دیزلی مشابه هستند اما ساده تر . اول ، هوا به داخل سیلندر مجاز است و پیستون آن را فشرده می کند – اما بسیار بیشتر از موتور بنزینی است. در یک موتور بنزینی ، مخلوط سوخت و هوا تا حدود یک دهم از حجم اصلی آن فشرده می شود. اما در یک موتور دیزل ، هوا از هر چیزی از 14 تا 25 بار فشرده می شود. اگر تا به حال دوچرخه سوار کرده ایدتایر ، احساس می کنید که پمپ داغ تر در دست های شما داغ تر شود و بیشتر از آن استفاده کنید. این امر به این دلیل است که فشرده سازی یک گاز گرما ایجاد می کند. پس تصور کنید که با مجبور کردن هوا به فضای 14 تا 25 برابر کمتر از مقدار معمول ، گرما چقدر تولید می شود. چنان اتفاقی که می افتد ، چنان گرما می کند که هوا واقعا داغ می شود – معمولاً حداقل 500 درجه سانتیگراد (1000 درجه فارنهایت) و بعضی اوقات بسیار گرم تر. هنگامی که هوا فشرده می شود ، یک غبار سوخت به طور معمول (در یک موتور مدرن) توسط یک سیستم تزریق سوخت الکترونیکی درون سیلندر پاشیده می شود ، که کمی شبیه به یک قوطی هوایی پیشرفته کار می کند.. (مقدار سوخت تزریق شده بسته به میزان نیرو راننده موتور برای تولید متفاوت است.) هوا آنقدر گرم است که سوخت بلافاصله بدون نیاز به یک جرقه جرقه مشتعل و منفجر می شود. این انفجار کنترل شده باعث می شود پیستون از سیلندر عقب رانده شود ، و نیرویی را که وسیله نقلیه یا دستگاهی را که موتور در آن نصب شده باشد ، هدایت می کند. هنگامی که پیستون به داخل سیلندر برمی گردد ، گازهای خروجی از طریق دریچه اگزوز بیرون رانده می شوند و این روند خود را تکرار می کند – صدها یا هزاران بار در دقیقه!

چه چیزی باعث می شود موتورهای دیزل کارآمد تر باشد؟

موتورهای دیزلی دو برابر کارآمدتر از موتورهای بنزینی هستند – یعنی حدود 40 درصد کارآمد است. به زبان ساده ، این بدان معنی است که شما می توانید خیلی بیشتر با همان میزان سوخت بروید (یا مایل بیشتری برای پول خود بدست آورید). چندین دلیل برای این وجود دارد. اول ، آنها بیشتر فشرده سازی کرده و در دماهای بالاتر کار می کنند. یک تئوری اساسی در مورد چگونگی موتورهای حرارتیکار ، معروف به قانون کاروت ، به ما می گوید که بهره وری از یک موتور به درجه حرارت بالا و پایین که در آن کار می کند بستگی دارد. یک موتور دیزل که اختلاف دمای بیشتری را طی می کند (بالاترین درجه حرارت یا پایین ترین دما سردتر) کارآمدتر است. دوم ، عدم وجود سیستم جرقه جرقه ای پلاگین باعث می شود تا یک طراحی ساده تر انجام شود که بتواند هوا را به راحتی بسیار بیشتر فشرده کند – و این باعث می شود سوخت داغ تر و کامل تر شود و انرژی بیشتری را از آن خود کند. صرفه جویی در بازده دیگری نیز وجود دارد. در موتور بنزینی که با قدرت کامل کار نمی کند ، شما نیاز به سوخت بیشتری (یا هوای کمتری) به سیلندر دارید تا بتوانید آن را کار کنید. موتورهای دیزلی این مشکل را ندارند بنابراین در هنگام کار با نیروی کمتری به سوخت کمتری نیاز دارند. اتمها در کنار هم (به عبارت دیگر ، دیزل چگالی انرژی بالاتری نسبت به بنزین دارد). دیزل همچنین روان کننده بهتری نسبت به بنزین است ، بنابراین یک موتور دیزل به طور طبیعی با اصطکاک کمتری کار می کند.

مطلب پیشنهادی منوجان
سیستم انتقال قدرت

سوخت دیزل چگونه است؟

دیزل و بنزین کاملاً متفاوت هستند. اگر تا به حال داستان های ترسناک افرادی را که اتومبیل یا کامیون خود را با سوخت نامناسب پر کرده اند ، این را می دانید! در اصل ، دیزل محصولی با پالایش پایین تر از پالایش نفتی است که از هیدروکربن های سنگین تر ساخته شده است (مولکول های ساخته شده از اتم های کربن و هیدروژن بیشتر). از نظر تئوری ، موتورهای دیزلی خام که فاقد سیستم تزریق سوخت پیشرفته هستند ، تقریباً می توانند تقریباً از هر سوخت هیدروکربنی استفاده کنند ، از این رو محبوبیت بیودیزل (نوعی سوخت سوخت زیستی ساخته شده از جمله موارد دیگر ، روغن زباله را هدر می دهند). مخترع موتور دیزل ، رودولف دیزل با موفقیت موتورهای اولیه خود را روی روغن بادام زمینی سوار کرد و فکر کرد موتور وی با آزاد کردن آنها از وابستگی به سوخت هایی مانند زغال سنگ و بنزین ، به نفع مردم می انجامد. اگر فقط او می دانست!

تریلر تولید بیودیزل متصل به یک ون که بر روی بیودیزل ساخته شده از روغن نباتی ضایعات است

عکس: گریس سفر خواهد کرد: جوشوا و کایا تله ، یک زن و شوهر از محیط زیست ،

مزایا و مضرات موتورهای دیزلی

دیزل ها موتورهای سوزاننده ترین سوخت در حال استفاده مشترک هستند که امروزه در همه چیز از قطارها و جرثقیل ها گرفته تا بولدوزرها و زیردریایی ها یافت می شوند . در مقایسه با موتورهای بنزینی ، آنها ساده تر ، کارآمدتر و اقتصادی تر هستند. آنها همچنین ایمن تر هستند زیرا سوخت دیزل فرار کمتری دارد و بخار آن از بنزین منفجره تر است. بر خلاف موتورهای بنزینی ، آنها به ویژه برای حمل بارهای بزرگ با سرعت کم بسیار مناسب هستند ، بنابراین آنها برای استفاده در کشتی های حمل بار ایده آل هستند.، کامیون ، اتوبوس و لوکوموتیو. فشرده سازی بیشتر بدان معنی است که قطعات یک موتور دیزلی باید در برابر فشار و فشارهای بسیار بیشتری نسبت به موتورهای بنزینی مقاومت کنند. به همین دلیل موتورهای دیزلی باید قوی تر و سنگین تر باشند و به همین دلیل برای مدت طولانی از آنها فقط برای نیرو دادن وسایل نقلیه و ماشین های بزرگ استفاده می شد. اگرچه ممکن است این یک اشکال به نظر برسد ، بدان معنی است که موتورهای دیزل معمولاً مستحکم تر بوده و ماندگاری بیشتری نسبت به موتورهای بنزینی دارند.

مطلب پیشنهادی منوجان
بررسی اضافه ولتاژها درسیستم های قدرت

ژنراتور برق دیزل ، جزیره سن کلمنته

عکس: موتورهای دیزلی فقط در وسایل نقلیه مورد استفاده قرار نمی گیرند: این موتورهای بزرگ دیزل ثابت در نیروگاهی در جزیره سن کلمنته تولید برق می کنند .

آلودگی یکی از بزرگترین ایرادات Diesel engines موتورهای دیزلی است: آنها پر سر و صدا هستند و ذرات دوده سوختنی زیادی تولید نمی کنند که برای سلامتی کثیف و خطرناک هستند. از نظر تئوری ، دیزل کارایی بیشتری دارند ، بنابراین باید از سوخت کمتری استفاده کنند ، میزان دی اکسید کربن کمتر (CO 2 ) تولید کنند و کمتر در گرم شدن کره زمین نقش داشته باشند . در عمل ، بحثی وجود دارد که آیا این حقیقتاً صحیح است یا خیر. برخی آزمایشات آزمایشگاهی نشان داده اند که میزان متوسط ​​انتشار دیزل تنها کمی کمتر از موتورهای بنزینی است ، اگرچه تولید کنندگان اصرار دارند که اگر خودروهای دیزلی و بنزینی مشابه مقایسه شوند ، دیزلها واقعاً بهتر ظاهر می شوند. تحقیقات جدید دیگر حاکی از آن است که حتی اتومبیل های دیزلی جدید نیز بسیار آلاینده هستند. چه در مورد CO 2تولید گازهای گلخانه ای؟ طبق اعلام انجمن تولیدکنندگان و تجار موتوری انگلیس : “اتومبیل های دیزلی در کاهش انتشار CO 2 سهم گسترده ای داشته اند. از سال 2002 ، خریداران با انتخاب دیزل تقریباً 3 میلیون تن CO 2 را از ورود به جو نجات داده اند .” موتورهای دیزل تمایل به هزینه اولیه نسبت به موتورهای بنزینی دارند ، گرچه پایین تر بودن کارکرد آنها و عمر طولانی تر آنها عموماً این میزان را کاهش می دهد. با این وجود ، خریداران خودرو دیگر قانع به نظر نمی رسد: از زمان رسوایی انتشار فولکس واگن در سال 2015 ، افت قابل توجهی در فروش رخ داده است ، جایی که سازنده خودرو آلمانی در تولید گازهای گلخانه ای دیزل خود اشتباه عمل کرده و باعث می شود آلودگی کمتری به نظر برسد.

شکی نیست که موتورهای دیزلی همچنان به وسایل نقلیه سنگین ادامه خواهند داد – کامیون ها ، اتوبوس ها ، کشتی ها و لوکوموتیوهای راه آهن همه به آنها بستگی دارند – اما آینده آنها در اتومبیل ها و وسایل نقلیه سبک تر به طور فزاینده ای قطعی نیست. فشار به سمت اتومبیلهای برقیانگیزه ای قدرتمند برای ایجاد سبک تر ، اقتصادی تر و آلودگی کمتر موتورهای بنزینی فراهم کرده است و این پیشرانه های پیشرفته بنزین برخی از مزایای درک شده استفاده از دیزل در اتومبیل ها را تضعیف می کنند. در حال افزایش رقابت بین وسایل نقلیه برقی مقرون به صرفه و بهبود اتومبیل های بنزینی ، ممکن است دیزل ها کاملاً فشرده شوند. دوباره ، دیزل خود به طور مداوم در حال تحول است. در سال 2011 ، وزارت انرژی آمریكا پیش بینی كرد كه موتورهای آینده می توانند از 40 درصد به 60 درصد یا بیشتر ، بازده خود را افزایش دهند. اگر چنین اتفاقی بیفتد ، دیزل می تواند سالها در وسایل نقلیه کوچکتر باقی بماند ، به ویژه اگر انتشار صابون آنها به درستی صورت گیرد.

مطلب پیشنهادی منوجان
انواع سنسورهای ربات ، یک نمونه تحقیق با فرمت پاورپوینت

 

ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.