محركات الديزل والغاز

تعد المحركات من أهم الاختراعات البشرية التي أطلقت وتطور الصناعات الكبيرة مثل السيارات. هناك أنواع مختلفة من المحركات ذات خصائص مختلفة، ومحركات الديزل ومحركات الغاز نوعان شائعان، والتي تستخدم بالطبع نوعين مختلفين من الوقود؛ ولكن هناك اختلافات أخرى في كيفية عمل المحرك.

لفهم الفرق الرئيسي بين محركات الديزل والغاز، ليست فكرة سيئة مقارنة كل رباعي الأشواط لكل نوع من المحركات. يتمتع كل من محركي الديزل والغاز بفترات سحب وضغط وانفجار وعادم في دوراتهما، وكلاهما مصمم لحرق الوقود وتحويله إلى طاقة ميكانيكية.

الشفط هو أول شوط للمكبس في دورة محركات الديزل والغاز. في محرك الغاز، يدخل كل من الهواء والوقود إلى المكبس في هذه المرحلة. إذا كان النظام يستخدم المكربن، يتم خلط الهواء والوقود قبل وقت طويل من وصولهما إلى الغرفة، بينما يقوم نظام الحقن بحقن الوقود خارج المكبس قبل دخوله مباشرة؛ لكن من ناحية أخرى فإن محركات الديزل تسمح للهواء بالدخول إلى المكبس فقط أثناء الشفط.

تؤدي حركة المكبس لأعلى في هذه المرحلة إلى تكثيف محتويات الأسطوانة. نظرًا لأنه ليس من المثالي على الإطلاق أن يشتعل خليط الهواء والوقود تلقائيًا في محرك الغاز، فيجب أن تظل نسبة الضغط في محرك الغاز أقل بكثير من تلك الموجودة في محرك الديزل من أجل تسخين الهواء المضغوط فوق 540 درجة مئوية عند درجة حرارة أعلى من 540 درجة مئوية. في أي وقت ضغط معين.

في المحركات التي تعمل بحرق الغاز، ينفجر خليط الهواء الكثيف والوقود بمساعدة شمعة الإشعال أثناء حركة المكبس إلى الأسفل في هذا الوقت. وعلى عكس هذه العملية، تستخدم محركات الديزل الحقن المباشر للوقود لحقن رذاذ الوقود داخل الأسطوانة في بداية وقت الانفجار. ونظراً لارتفاع درجة حرارة أسطوانة الديزل، ينفجر الوقود تلقائياً دون الحاجة إلى الاستعانة بشمعة الإشعال.

لا يوجد فرق كبير بين محركات الديزل ومحرك الغاز في هذا الوقت التصاعدي والأخير لدورة الاحتراق، حيث أنه في هذه المرحلة يتم العادم ببساطة من خلال صمام العادم في كلا النوعين من المحركات.

إن تأثير نسب الضغط الأعلى على الطاقة التي يمكن أن ينتجها محرك الديزل كبير. نظرًا لأن محركات الغاز تستخدم ضغطًا أقل لتجنب الاحتراق التلقائي للوقود والهواء، والذي ينتج عنه حرارة زائدة، فإن ذلك يتسبب في تغيير المحرك لنسبة الضغط من 8:1 إلى 12:1. ومن ناحية أخرى يعتمد محرك الديزل على ارتفاع درجة الحرارة الناتجة عن ارتفاع نسبة الانضغاط لإشعال الوقود، حيث تتراوح نسبة الانضغاط لهذه المحركات من 14:1 إلى 25:1. المزيد من الضغط يعني المزيد من الطاقة المتاحة للأعمال الميكانيكية، ولكنه يعني أيضًا استخدامًا أكثر كفاءة للوقود. بالإضافة إلى ذلك، يحتوي وقود الديزل نفسه على كمية أكبر من الطاقة لكل جالون مقارنة بالغاز. إن الجمع بين هذين العاملين يسمح لمحركات الديزل بأداء أفضل من المتوقع مقارنة بالنماذج المماثلة التي تعمل بحرق الغاز.

نظرًا لأن الهواء المضغوط في محركات الديزل يجب أن يصل إلى درجة حرارة عالية بما يكفي لإشعال الوقود تلقائيًا، فإن محركات الديزل عادةً ما تحتاج إلى المساعدة في تشغيل الطقس البارد الوصول إلى درجة الحرارة هذه. تقليديا، تستخدم محركات الديزل شمعات التوهج أو الأسلاك الكهربائية الساخنة لتسخين الجزء الداخلي من كل أسطوانة بدرجة كافية للسماح للمحرك بالبدء. في المحركات الأكبر حجمًا والأكثر تقدمًا اليوم، يقوم التحكم بالكمبيوتر بتأخير توقيت حقن الوقود في الطقس البارد مما يسبب المزيد من ضغط الهواء في كل أسطوانة، مما ينتج عنه المزيد من الحرارة ويسمح للمحرك بالبدء دون مساعدة شمعات التوهج.