نحوه کارکرد موتور برق گازوئیلی به چه صورت است؟

در این یادداشت قصد داریم تا به شکلی فرآیند محور و ضمن دسته‌بندی قطعات یک موتور برق دیزلی، نحوه کار این وسیله را به دقت تشریح و بررسی کنیم. بدیهی است که تمام تلاش ما در این یادداشت صرف بررسی قطعات و اجزای اصلی خواهد شد اما این به معنی بی‌اثر بودن و یا کاربردی نبودن سایر قطعات جزئی نیست.

با توجه به این موضوع بدون فوت وقت به سراغ بررسی عملکرد موتور برق گازوئیلی خواهیم رفت. لیست عناوینی که در این یادداشت مطالعه خواهید کرد به شرح زیر است:

•         موتور برق گازوئیلی چیست؟
•         تفاوت موتور برق گازوئیلی از نظر عملکردی چیست؟
•         شماتیک کلی از کارکرد موتور برق گازوئیلی
•         تفاوت در موتور دیزلی است
•         مراحل مختلف چرخه عملکرد موتور دیزل

موتور برق گازوئیلی چیست؟

این پرسش شاید قدری بدیهی به نظر برسد اما در حقیقت برای پرهیز از وجود هر گونه نارسایی در متن و توضیحات، بد نیست تا به آن پاسخ دهیم. موتور برق گازوئیلی یا دیزلی یک موتور برق است که برخلاف موتور برق بنزینی، در آن از موتور دیزلی استفاده شده است.

همانطور که حتماً می‌دانید موتور دیزلی از سوخت گازوئیل، استفاده کرده و همین استفاده از سوختی متمایز، باعث شده تا عملکرد آن نسبت به موتور بنزینی و موتور برق بنزینی متفاوت باشد.

تفاوت موتور برق گازوئیلی از نظر عملکردی چیست؟

همواره کاربران و خریداران با این پرسش به سراغ فروشندگان می‌روند که موتور برق گازوئیلی از نظر نوع عملکرد چه تفاوتی با موتور برق بنزینی داشته و چه مزایایی نسبت به آن دارد؟ در پاسخ باید گفت که:

موتور برق بنزینی و موتور برق گازوئیلی در بخش مدار برق و سایر بخش‌های الکتریکی هیچ تفاوتی نداشته و تفاوت آن‌ها محدود به بخش موتور محرکه است.

موتور برق گازوئیلی ، از منظر مصرف سوخت و بازده موتور، به مراتب نسبت به موتور برق بنزینی ، کارآمدتر بوده و مقرون به صرفه است. جدا از ارزان‌تر بودن سوخت گازوئیل، همواره در حجم موتور برابر و مصرف سوخت برابر نیز، این موتور دیزلی است که توان بیشتری را تولید می‌کند.

موتور دیزلی نسبت به موتور بنزینی صدای بیشتری تولید می‌کند. هر چند این امر مطلق و همیشگی نسبت اما در اکثر مدل‌ها، شاهد صدا و آلودگی صوتی بیشتری در موتور برق گازوئیلی هستیم.

از نظر آلایندگی گازهای خروجی نیز، موتور برق بنزینی وضعیت بهتری دارد. معمولاً موتور برق گازوئیلی در بخش گازهای خروجی نمره کیفی کمتری دریافت کرده و در عمل آلاینده‌تر است.

حال با در نظر داشتن این تفاوت‌های عمده در عملکرد موتور برق گازوئیلی و موتور برق بنزینی به سراغ پرسش اصلی متن برویم. کارکرد موتور برق گازوئیلی به چه صورت است؟

شماتیک کلی از کارکرد موتور برق گازوئیلی

در یک شمای کلی باید گفت که در تمام موتور برق‌ها ابتدا به ساکن سوخت توسط کاربراتور(یا تزریق سوخت برقی) به سیلندرهای موتور وارد خواهد شد. پس از این سوخت طی یک فرآیند که بعدتر به دقت تشریح خواهد شد، به نیروی حرکتی تبدیل شده و موتور یک نیروی دورانی خروجی خواهد داشت.

حال با وارد شدن این نیروی دورانی از موتور به ژنراتور برق تولید خواهد شد. عملکرد ژنراتور کاملاً عکس موتورهای الکتریکی است؛ حرکت از طریق یک شفت به آن وارد شده و پس از گردش، به برق تبدیل خواهد شد. در نهایت این برق تولیدی ژنراتور وارد مدارهای الکتریکی موتور برق گازوئیلی خواهد شد.

این برق باید در طی مدار تنظیم شده و پس از نرمال شدن جریان و ولتاژ خروجی و تثبیت فرکانس، به برق خروجی مطابق با خواست کاربر بدل شود. این شماتیکی کلی از عملکرد تمام انواع موتورهای برق، از موتور برق گازوئیلی است. اما به راستی نقطه تمایز یک موتور برق گازوئیلی با موتور برق بنزینی در کدام یک از این مراحل نهفته است؟

تفاوت در موتور دیزلی است

در موتور دیزلی برخلاف موتور بنزینی، شاهد استفاده از قطعه‌ای تحت عنوان شمع نیستیم. همانطور که می‌دانید وظیفه شمع ایجاد جرقه در سیلندر و مشتعل ساختن مخلوط سوخت هواست اما در موتور برق گازوئیلی که موتور آن دیزلی است شاهد استفاده از شمع نیستیم و این پرسش وجود دارد که بدون جرقه، چگونه مخلوط مشتعل خواهد شد.

دقت داشته باشید که ماهیت شیمیایی گازوئیل با بنزین تفاوت دارد. موتورهای دیزلی با ایجاد یک ضریب تراکم بالا، بدون جرقه، تا حدی مخلوط گازوئیل و هوا را داغ می‌کنند که بدون نیاز به جرقه مشتعل خواهد شد! توضیح دقیق این موضوع از منظر ترمودینامیک کار زمانبری است اما در یک کلام باید گفت که متراکم شدن گازوئیل و هوا با نسبت تراکم بسیار بالا، تا حدی کل مخلوط سوخت و هوا را داغ می‌کند که بدون نیاز به شمع اشتعال ممکن خواهد شد. پس اصلی‌ترین تفاوت موتورهای دیزلی و بنزینی، ناشی از همین تفاوت در نوع مشتعل شدن مخلوط سوخت و هواست.

این در حالی است که در موتور بنزینی عملاً حتی پس از تراکم نیز، بدون جرقه شمع، مخلوط مشتعل نخواهد شد. حال با علم به تفاوت موتورهای دیزلی و بنزینی، شما همزمان ضمن درک نحوه عملکرد موتور برق گازوئیلی که موتور دیزل دارد را نیز آموختید. در ادامه به منظور تکمیل این مبحث در یک فرآیند چهار بخشی، چرخه احتراق در موتور برق گازوئیلی را تشریح خواهیم کرد.

مراحل مختلف چرخه عملکرد موتور دیزل

1)     مکش: در این مرحله مخلوط گازوئیل و هوا از طریق سوپاپ ورودی به موتور وارد خواهید شد. نسبت این مخلوط توسط کاربراتور یا (EFI) تعیین خواهد شد. نیروی لازم برای مکش مخلوط گازوئیل و هوا با حرکت پیستون به سمت پایین مهیا خواهد شد.

2)     مرحله تراکم: در این مرحله تمام سوپاپ‌های ورودی و خروجی بسته هستند. مجدد پیستون به سمت بالای سیلندر حرکت کرده و تا حد نهایی(نقطه مرگ پیستون) این تراکم ادامه پیدا خواهد کرد. در حد نهایی تراکم پیستون متوقف خواهد شد.

3)     مرحله انفجار: مرحله تراکم تا جایی ادامه پیدا خواهد کرد که افزایش فشار که مصادف با افزایش دمای مخلوط است، باعث شعله‌ور شدن و به بیانی دیگر احتراق مخلوط گازوئیل و هوا خواهد شد. در حین این اشتعال و رها شدن انرژی چون همه سوپاپ‌ها بسته، هستند، افزایش حجم گاز درون سیلندر، پیستون را به سمت پایین فشار می‌دهد. این پایین رفتن پیستون تا حدی ادامه دارد که به نقطه مرگ پایینی رسیده و متوقف شود. 

4)     مرحله تخلیه: در این مرحله سوپاپ‌های دود(خروجی) باز می‌شوند. پس از این پیستون مجدد به سمت بالا حرکت می‌کند و با این حرکت خود دود و سایر گازهای حاصل از اشتعال را خالی می‌کند به طرزی که مجموعه سیلندر و پیستون مهیای آغاز این چرخه از اول شوند.