وبلاگ جامع مکانیک خودرو
جامع ترین ومطالب روز خودرو 
قالب وبلاگ
چت باکس


Diesel engines are more efficient and cheaper to run than gasoline engines. Learn what makes diesel engines different!

One of the most popular HowStuffWorks articles is How Car Engines Work, which explains the basic principles behind internal combustion, discusses the four-stroke cycle and talks about all of the subsystems that help your car's engine to do its job. One of the most common questions asked (and one of the most frequent suggestions made in the suggestion box) is, "What is the difference between a gasoline and a diesel engine?"

If you haven't already done so, you'll probably want to read How Car Engines Work first, to get a feel for the basics of internal combustion. But hurry back! In this edition of HowStuffWorks, we're going to unlock the secrets of the diesel!

The Diesel Cycle


Rudolf Diesel developed the idea for the diesel engine and obtained the German patent for it in 1892. His goal was to create an engine with high efficiency. Gasoline engines had been invented 1876 and, especially at that time, were not very efficient.

The main differences between the gasoline engine and the diesel engine are:

A gasoline engine intakes a mixture of gas and air, compresses it and ignites the mixture with a spark. A diesel engine takes in just air, compresses it and then injects fuel into the compressed air. The heat of the compressed air lights the fuel spontaneously.

A gasoline engine compresses at a ratio of 8:1 to 12:1, while a diesel engine compresses at a ratio of 14:1 to as high as 25:1. The higher compression ratio of the diesel engine leads to better efficiency.

Gasoline engines generally use either carburetion, in which the air and fuel is mixed long before the air enters the cylinder, or port fuel injection, in which the fuel is injected just prior to the intake stroke (outside the cylinder). Diesel engines use direct fuel injection -- the diesel fuel is injected directly into the cylinder.

 

The following animation shows the diesel cycle in action. You can compare it to the animation of the gasoline engine to see the differences:

Note that the diesel engine has no spark plug, that it intakes air and compresses it, and that it then injects the fuel directly into the combustion chamber (direct injection). It is the heat of the compressed air that lights the fuel in a diesel engine.

In the simplified animation above, the green device attached to the left side of the cylinder is a fuel injector. However, the injector on a diesel engine is its most complex component and has been the subject of a great deal of experimentation -- in any particular engine it may be located in a variety of places. The injector has to be able to withstand the temperature and pressure inside the cylinder and still deliver the fuel in a fine mist. Getting the mist circulated in the cylinder so that it is evenly distributed is also a problem, so some diesel engines employ special induction valves, pre-combustion chambers or other devices to swirl the air in the combustion chamber or otherwise improve the ignition and combustion process.

One big difference between a diesel engine and a gas engine is in the injection process. Most car engines use port injection or a carburetor rather than direct injection. In a car engine, therefore, all of the fuel is loaded into the cylinder during the intake stroke and then compressed. The compression of the fuel/air mixture limits the compression ratio of the engine -- if it compresses the air too much, the fuel/air mixture spontaneously ignites and causes knocking. A diesel compresses only air, so the compression ratio can be much higher. The higher the compression ratio, the more power is generated.

Some diesel engines contain a glow plug of some sort (not shown in this figure). When a diesel engine is cold, the compression process may not raise the air to a high enough temperature to ignite the fuel. The glow plug is an electrically heated wire (think of the hot wires you see in a toaster) that helps ignite the fuel when the engine is cold so that the engine can start. According to Cley Brotherton, a Journeyman heavy equipment technician:

All functions in a modern engine are controlled by the ECM communicating with an elaborate set of sensors measuring everything from R.P.M. to engine coolant and oil temperatures and even engine position (i.e. T.D.C.). Glow plugs are rarely used today on larger engines. The ECM senses ambient air temperature and retards the timing of the engine in cold weather so the injector sprays the fuel at a later time. The air in the cylinder is compressed more, creating more heat, which aids in starting.

Smaller engines and engines that do not have such advanced computer control use glow plugs to solve the cold-starting problem.

Diesel Fuel


If you have ever compared diesel fuel and gasoline, you know that they are different. They certainly smell different. Diesel fuel is heavier and oilier. Diesel fuel evaporates much more slowly than gasoline -- its boiling point is actually higher than the boiling point of water. You will often hear diesel fuel referred to as "diesel oil" because it is so oily.

Diesel fuel evaporates more slowly because it is heavier. It contains more carbon atoms in longer chains than gasoline does (gasoline is typically C9H20, while diesel fuel is typically C14H30). It takes less refining to create diesel fuel, which is why it is generally cheaper than gasoline.

Diesel fuel has a higher energy density than gasoline. On average, 1 gallon (3.8 L) of diesel fuel contains approximately 155x106 joules (147,000 BTU), while 1 gallon of gasoline contains 132x106 joules (125,000 BTU). This, combined with the improved efficiency of diesel engines, explains why diesel engines get better mileage than equivalent gasoline engines.

ترجمه: شهروز ستاری ، احمد همتی

 

 

طرز کار موتور های دیزل

 

 

شمع گرمکن(Glow plug) :گرمکن الکتریکی کوچکی که در محفظه احتراق اولیه موتور های دیزلی نصب می شود تا محفظه احتراق را پیش گرم کند و موتور در هوای سرد آسانتر روشن شود .

ECM (مخفف electronic control module مدول کنترل الکترونیکی):  جعبه فلزی حاوی واحد پردازنده ی مرکزی (سی پی یو) یا کامپیوتری که اطلاعات را از کلید ها و حسگر ها (ورودیها) دریافت می کند و سپس مدار اولیه را باز و بسته می کند ؛ممکن است مدول مجزایی باشد یا یکی از کارکرد های مدول کنترل موتور یا سیستم انتقال توان باشد.

 

یکی از محبوب ترین مقاله سایت HowStuffWorks طرز کار موتور خودرو است ، که در مورد اساس اولیه موتور های احتراق داخلی توضیح می دهد و در مورد سیکل چهار زمانه بحث می کند و در موتور تمام سیستم های کمکی که به موتور کمک می کنند تا کار انجام دهد صحبت می کند. برای یک مدت طولانی بعد از انتشار این مقاله ، یکی از سوالهای بسیار متداولی که می پرسند این است: که چه تفاوتی بین موتور های بنزینی و دیزلی وجود دارد ؟

ردلف دیزل ایده موتور های دیزل را توسعه داد و در سال 1892 حق ثبت اختراع آلمان را بدست آورد . هدف او بوجود آوردن موتوری با بازده بالا بوده است . موتور های بنزینی در سال 1876 اختراع شد ، که خصوصاً در آن موقع بازده بالایی نداشتند  .

 

 

ردلف دیزل مخترع موتور های دیزل

 

موتور های دیزلی بر خلاف موتور های بنزینی

 

تفاوت اصلی بین موتور های دیزلی و 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 .

 

 

 

طرز کار موتور های دیزل

 

 

 

طرز کار موتور های بنزینی

 

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 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 شود ، نیز یک چالش است .  بنابراین بعضی موتور های دیزلی سوپاپ مکش مخصوصی 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 زیاد 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 .

 

 

نمونه از موتور دیزل شش سیلندر آتگو

 

البته تنها تفاوت بین موتور های دیزلی و موتور های بنزینی دلایل مکانیکی نیست ،بلکه از لحاظ سوخت مصرفی شان نیز دارای تفاوت هستند .

 

سوخت دیزل

 

 اگر شما سوخت دیزل (گازوئیل) با بنزین مقایسه کنید ، شما می دانید که آنها متفاوت هستند . آنها مطمئناً بوی متفاوتی دارند . سوخت دیزل (گازوئیل) سنگین تر و روغنی تر است . گازوئیل نسبت به بنزین دیرتر تبخیر می شود، در واقع نقطه جوش آن نسبت به آب بالاتر است. معمولاً وقتی صحبت از سوخت دیزل می شود تمام توجهات معطوف به گازوئیل می شود . 

 

 

 

یک نمونه از سوخت دیزل

 

 

Mercedes-Benz Conecto H with six-cylinder OM 457 hLA Euro 3 diesel engine

 

سوخت دیزل (گازوئیل) آرام تر تبخیر می شود ، زیرا آن سنگین تر است . آن شامل اتم ها کربن در زنجیره طولانی نسبت به بنزین است (نمونه از بنزین C9H20 در حالیکه نموته از گازوئیلC14H30). سوخت دیزل (گازوئیل) با کمی پالایش بدست می آید ، به همین دلیل است که معمولاً گازوئیل نسبت به بنزین ارزان تر است .

سوخت دیزل (گازوئیل ) چگالی انرژی بالاتری نسبت به بنزین دارد . به طور متوسط ، یک گالن (3.8 L) گازوئیل تقریباً 155x106 j (147,000 BTU), انرژی دارد ، در حالیکه یک گالن بنزین 132x106 j (125,000 BTU) انرژی دارد . این (انرژی بالای گازوئیل) با بازده بالای موتور دیزل تلفیق می شود و این دلیل برتری موتور های دیزل بر موتور های بنزینی است .

[ 87/01/16 ] [ 0:0 ] [ مهران محسني پور اژیه ]
.: Weblog Themes By Iran Skin :.

درباره وبلاگ

سلام به تمامی بچه های گل
تازه ترین مطالب در مورد مکانیک خودرو و کلیه آموزشهای تعمیر آن به شما آموزش می دهم .

امکانات وب