موتورهای دیزلی و گاز سوز

موتورها، یکی از مهم‌ترین اختراعات بشری بوده‌اند که صنایع بزرگی مانند خودرو را راه‌اندازی کرده و پیش برده‌اند. انواع متفاوتی از موتور با مشخصه‌های مختلف وجود دارند، موتور های دیزلی و موتور های گاز سوز دو نوع متداول هستند که البته از دو نوع سوخت متفاوت استفاده می‌کنند؛ اما تفاوت‌های دیگری هم در نحوه عملکرد موتور دارند.

برای درک تفاوت اصلی بین موتورهای دیزل و گاز سوز، بد نیست که هر چهارزمانه را برای هر نوع موتور مقایسه کنیم. هر دو موتور دیزلی و گاز سوز زمانه‌های مکش، تراکم، انفجار و تخلیه را در دوره‌های خود دارند و هر دو طراحی شده‌اند تا سوخت را محترق کنند و آن را تبدیل به انرژی مکانیکی کنند.

مکش اولین زمانه پیستون در چرخه هر دو موتور دیزلی و گاز سوز است. در یک موتور گاز سوز، هم هوا و هم سوخت در این مرحله وارد پیستون می‌شوند. اگر سیستم از یک کاربراتور استفاده می‌کند، هوا و سوخت خیلی قبل از رسیدن به محفظه ترکیب می‌شوند در حالی که یک سیستم تزریقی، سوخت را در خارج از پیستون و درست قبل از ورود تزریق می‌کند؛ اما از طرف دیگر، موتورهای دیزلی فقط به هوا اجازه ورود به پیستون را در زمانه مکش می‌دهند.

حرکت رو به بالای پیستون در این مرحله محتوای سیلندر را متراکم می‌کند. از آنجایی که اصلاً ایده‌آل نیست که مخلوط هوا و سوخت در موتورهای گاز سوز به‌صورت خودبه‌خود محترق شوند، نسبت تراکم موتورهای گاز سوز باید از موتورهای دیزلی بسیار کمتر باقی بماند تا هوای متراکم شده بیش از 540 درجه سلسیوس در هر زمانه تراکم حرارت داده شود.

در موتورهای گاز سوز، مخلوط هوای متراکم و سوخت با کمک یک شمع موتور در حرکت رو به پایین پیستون در این زمانه منفجر می‌شود. موتورهای دیزلی برعکس این روند از تزریق مستقیم سوخت استفاده می‌کنند تا یک غبار سوخت را به درون سیلندر در ابتدای زمانه انفجار تزریق کنند. به دلیل دمای بالای موجود در سیلندر دیزل، سوخت خودبه‌خود و بدون کمک یک شمع موتور منفجر می‌شود.

تفاوت قابل توجهی بین موتورهای دیزلی و گاز سوز در این زمانه رو به بالا و نهایی از دوره احتراق وجود ندارد، از آنجایی که در این مرحله تخلیه به‌سادگی از طریق سوپاپ تخلیه در هر دو نوع موتور انجام می‌شود.

تأثیر نسبت‌های بالاتر تراکم روی قدرتی که یک موتور دیزلی می‌تواند به دست آورد، بسیار قابل توجه است. به دلیل اینکه موتورهای گاز سوز از تراکم کمتر استفاده می‌کنند تا از احتراق خودبه‌خود سوخت و هوا جلوگیری کنند که گرمای اضافه تولید می‌کند و باعث می‌شود تا موتور نسبت تراکم خود را از 8:1 به 12:1 تغییر دهد. از طرف دیگر موتور دیزلی به دمای بیشتر حاصل از نسبت تراکم بالاتر وابسته است تا سوخت را محترق کند که نسبت تراکم برای این موتورها از 14:1 تا 25:1 متغیر است. تراکم بیشتر معادل قدرت در دسترس بیشتر برای کار مکانیکی است اما به معنی استفاده مؤثرتر از سوخت هم هست. علاوه بر این، سوخت دیزلی خود شامل مقدار بیشتری انرژی در هر گالن در مقایسه با گاز است. ترکیب این دو فاکتور به موتورهای دیزلی در مقایسه با مدل‌های مشابه گاز سوز اجازه می‌دهد تا کارکرد بهتری نسبت به آنچه از آن‌ها توقع می‌رود، ارائه دهند.

از آنجایی که هوای متراکم در موتورهای دیزلی باید دمایی به‌اندازه کافی بالا به دست بیاورد تا خودبه‌خود سوخت را محترق کند، موتورهای دیزلی معمولاً در هنگام استارت در هوای سرد به کمک احتیاج دارند تا به این دما برسند. به‌صورت سنتی، موتورهای دیزلی از شمع گرم‌کن یا سیم‌های داغ الکتریکی استفاده می‌کردند تا قسمت داخلی هر سیلندر را به‌اندازه کافی گرم کنند تا به موتور اجازه روشن شدن بدهند. در موتورهای بزرگ‌تر و پیشرفته‌تر امروزی، کنترل کامپیوتری زمان تزریق سوخت در هوای سرد را به تأخیر می‌اندازد تا باعث تراکم بیشتر هوا در هر سیلندر شود که گرمای بیشتری تولید می‌کند و به موتور اجازه می‌دهد تا بدون کمک شمع گرم‌کن روشن شود.