طراحی موتور دیزل معمولا سه نوع پیکربندی متفاوت را در بر می گیرد. استفاده از موتور دیزل سنگین به گونه ای چشمگیر می تواند در مصرف سوخت های فسیلی صرفه جویی نماید و با راندمان حداقل هشتاد درصد در صنایع مختلف کاربرد داشته باشد. موتور دیزل انرژی شیمیایی سوخت را به انرژی مکانیکی تبدیل کرده و در واقع تأمین کننده انرژی مورد نیاز ژنراتور می باشد.
برای اینکه با طراحی موتور دیزل آشنا شویم بهتر است که در ابتدا توضیح کاملی از این موتورها ارائه دهیم.
تقسیمات و طراحی موتورهای دیزل
قبل از پرداختن به طراحی دیزل موتور، در مورد کارکرد آن توضیحاتی را ارائه خواهیم داد. موتورهای دیزل، طیف گسترده ای از موتورها هستند که بدون نیاز به جرقه الکتریکی می توانند ماده سوختنی را شعله ور کنند. در واقع حرارت های بالا در این موتورها برای شعله ور ساختن سوخت مورد استفاده قرار می گیرند.
موتروهای دیزل همانند دیگر موتورهای احتراق داخلی بر اساس مجموعه ای فاکتورهای مختلف طبقه بندی می شوند. مثلا طبقه بندی بر اساس مقدار دفعات احتراق در هر دور گردش میل لنگ به موتورهای دیزل دو زمانه یا چهار زمانه. و یا اینکه موتور دیزل بر اساس تعداد سیلندر و یا شکل قرارگیری آنها به دو نوع موتورهای خورجینی و خطی تقسیم می شوند.
قطعات موتورهای دیزل به طور کلی عبارتند از:
- پمپ انژکتور: پمپ انژکتور در اینجا وظیفه تنظیم سوخت و فشار مورد نیاز برای پاشیدن سوخت را بر عهده دارد.
- توربوشارژر: توربوشارژر سبب افزایش هوای ورودی به داخل سیلندر می شود.
- فیلتر سوخت: وظیفه فیلتر سوخت، جداسازی مواد اضافی و خارجی از سوخت می باشد.
- انژکتور: انژکتورها باعث پودر شدن سوخت و نیز گاز بندی اتاقک احتراق می شوند.
- لوله های انتقال سوخت: این لوله ها باید در برابر حریق مقاوم بوده و پایداری بالایی را نسبت به فشار داشته باشند.
قطعات موتورهای دیزلی
موتور دیزل از قطعات و سیستم های مختلفی تشکیل شده است که هر یک از آنها می توانند وظیفه مشخصی را انجام دهند. در واقع با طراحی این سیستم ها و قطعات است که موتور شروع به کار کرده و می تواند انرژی شیمیایی انجام عمل احتراق را به انرژی مکانیکی تبدیل کند و در نهایت گشتار و نیروی مکانیکی مورد نیاز را ارائه دهد.
قطعات تمامی طراحی موتورهای دیزل و تعداد سیلندرهای آنها عبارتند از:
- اسکلت اصلی طراحی موتور دیزل: سرسیلندر- بوش ها – بلوک سیلندر – پیستون – شاتون – یاتاقان ثابت و متحرک – میل لنگ – فلایویل – دنده های سینی جلو – واشر و کاسه نمدها – رینگ ها – گژنپین و خار گژنپین.
- سیستم روغن کاری دیزل: اویل پمپ یا روغن – کارتل – سوپاپ بای پس – فیلتر روغن – کولر روغن – صافی روغن
- سوپاپ ها: راهنمای سوپاپ ها – سوپاپ های دود و هوا – میل سوپاپ – نشیمنگاه یا سیب سوپاپ – میل تایپیت – اسبک ها و قالپاق سوپاپ ها.
- سیستم سوخت رسانی موتور دیزل: انژکتورها – پمپ انژکتور – باک سوخت – لوله های انتقال سوخت از باک به سمت پمپ – پمپ سه گوش.
- سیستم خنک کننده: رادیاتور – فن خنک کننده یا پروانه رادیاتور – پمپ آب – لوله های شیلنگ آب و ترموستات.
- سیستم برق رسانی دیزل: استارتر – دینام – شمع گرمکن – سوئیچ – عقربه ها و چراغ های هشدار دهنده.
سیستم ورود هوا و خروج دود: فیلتر هوا – هواکش – توربو شارژر – خنک کن های هوا – انبار اگزوز – لوله اگزوز.
سیستم های کمکی موتور دیزل: پمپ باد – پمپ هیدرولیمی – قطعات سیستم کولر – گرمکن آب موتور.
طراحی موتور دیزل بر اساس پیکربندی
طراحی موتور دیزل بر اساس پیکربندی عبارت است:
- طراحی موتور دیزل خطی که در آن سیلندرها به صورت خطی و در یک ردیف قرار دارند.
- طراحی موتور خورجینی یا V شمل که سیلندرها در آن به صورت حرف V و در دو ردیف، با یکدیگر یک زاویه را تشکیل می دهند.
موتور دیزل به طور کلی تفاوت هایی نیز با یکدیگر دارند از جمله:
- موتور دیزل خطی، باریک و دراز می باشد و با نصب یک موتور دیزل باریک به صورت عرضی می توان از کاپون بسیار کوتاه مخصوصا در اتومبیل های کوچک استفاده کرد.
- موتور دیزل تخت، پهن بوده و ارتفاع کمی دارد و این باعث مرکز گرانش پایین آن می شود.
- موتور دیزل V که میان این دو شکل است، فرمی مکعب مانند دارد.
- این سه نوع موتور از لحاظ مقدار فلز پوسته و در نهایت وزن می توانند با یکدیگر متفاوت باشند.
- از نظر هزینه نیز، طراحی این سه موتور دیزل با یکدیگر فرق دارند.
به طور کلی، طراحان هنگام طراحی موتور دیزل، با توجه به عوامل متعدد، تصمیم گیری خود را نهایی می کنند. این عوامل عبارتند از هزینه، شرایط مکانی، فضای مورد نیاز برای زیر کاپوت، نسبت توان به وزن، امکاناتی که برای تولید در دسترس است و ... .