گام چهارم: استفاده از سوخت مایع، موتور دیزل

مدتها بود دانشمندان سعی می‌کردند تا به جای گاز، از سوخت مایع استفاده کنند. کار با گاز خطرناک، و حجم مخزن نگهداری آن زیاد بود. پس از مدتی مهندسان توانستند وسیله ای طراحی کنند که سوخت مایع را با هوا مخلوط کند و به درون موتور بفرستد. این وسیله " کاربراتور " نام داشت. اما هزینه بالا و حجم زیاد آن باعث شد تا همچنان از گاز به عنوان سوخت استفاده شود. تا اینکه در سال 1883، کارل بنز و گوتلیب دایملر ( دو تن از کسانی که با گذشت بیش از صد سال هنوز هم کمپانی های خودروسازی آنها بسیار محبوب است. ) موفق شدند کاربراتوری بسازند که گازوئیل را با هوا مخلوط کند.

کاربراتور آنها هم کوچک و هم اقتصادی بود. این اختراع سهم بزرگی در حرکت به سوی ساخت اتومبیل داشت، چون سوخت مایع نسبت به گاز فضای بسیار کمتری را اشغال می‌کرد و حمل و نقل آن نیز بسیار ساده تر بود.

در سال 1890، یک مهندس آلمانی به نام رودلف دیزل راه حل نوینی برای افزایش بازده موتور پیشنهاد داد. طرز کار موتور دیزل به این صورت است که به جای مخلوط سوخت و هوا، فقط هوا به درون سیلندر مکیده می‌شود. پس از آن، هوای ورودی با حرکت پیستون متراکم می‌شود.

در اثر تراکم دمای هوا بالا رفته و فشار آن نیز افزایش می‌یابد. در این هنگام سوخت مایع ( گازوئیل ) از طریق روزنه ای به درون سیلندر پاشیده می‌شود. به دلیل دمای بالای درون سیلندر، گازوئیل به محض ورود به سیلندر خود به خود شعله ور می‌شود. به این ترتیب نیازی به استفاده از جرقه برای انفجار سوخت نیست.

مراحل کار موتور دیزل در شکل زیر نمایش داده شده است:

1. مرحله مکش: (Suction Stroke) با حرکت پیستون به سمت پایین، هوای خالص به درون سیلندر مکیده می‌شود.
2. مرحله تراکم: (Compression Stroke) پیستون در اثر حرکت میل لنگ به بالا رفته، هوا را متراکم می‌کند. حجم هوا در این حالت به یک پانزدهم تا یک بیستم حجم اولیه کاهش می‌یابد.
3. مرحله انفجار: (Power Stroke) در اثر تراکم هوا، دما و فشار شدیدا افزایش پیدا می‌کند. در این هنگام سوخت در هوای داغ درون سیلندر پاشیده می‌شود و احتراق خودبه خود صورت می‌گیرد و در اثر انبساط گازهای حاصل پیستون به قدرت به سمت پایین حرکت می‌کند.
4. مرحله خروج دود: (Expulsion Stroke) با حرکت پیستون به سمت بالا، گازها از طریق یک دریچه خروجی به بیرون از سیلندر رانده می‌شوند.

سیلندر موتور دیزل باید بسیار محکم تر از موتور اتو باشد، چون در دما و فشار بالاتری کار می‌کند. دیزل به این مطلب توجه نکرده بود و برای همین اولین نمونه او، هنگام آزمایش منفجر شد. اما بالاخره کار او در سال 1896 به نتیجه رسید. بازده موتور دیزل بسیار بیشتر از سایر موتورهای آن زمان بود و به همین دلیل مورد توجه قرار گرفت. امروزه با وجود پیشرفتهای فراوان، همچنان از موتوهای دیزل در ماشینهای سنگین و کشتیها استفاده می‌شود.

مطالبی که خواندید فقط اصول کار موتورهای درون سوز را بیان می‌کند. امروزه در ساختار این موتورها تغییرات بسیاری ایجاد شده و بسیار پیچیده تر شده است.

نویسنده:صادق بهداد