در اکثر خودروها، موتورهای دیزلی و بنزینی استفاده می شوند که شباهت زیادی به هم دارند. در اصل، در هر دوی آنها موتورهای احتراق داخلی هستند که با استفاده از سیکل دو یا چهار زمانه کار می کنند. در موتورهای احتراق داخلی، چهار فاز به صورت چرخه ای وجود دارند که عبارتند از مکش، تراکم، احتراق و تخلیه.
در فاز مکش، هوا از طریق دریچه ورودی به داخل سیلندر کشیده می شود. در مرحله تراکم، دریچه ورودی بسته می شود و هوا با سوخت فشرده یا متراکم می شود. در این مرحله مخلوط سوخت و هوا مشتعل می شود و باعث انفجار می شود. این انفجار است که باعث می شود پیستون به سمت پایین حرکت کند و میل لنگ را به حرکت درآورد. این مرحله، مرحله احتراق است. فاز آخر تخلیه از طریق اگزوز است که در آن مخلوط هوا و سوخت مصرف شده از طریق دریچه خروجی باز شده از سیلندر خارج می شود تا یک چرخه جدید شروع شود.
موتورهای دیزلی و ویژگی های آن ها
موتورهای دیزلی نیز مانند موتورهای بنزینی، موتور احتراق داخلی هستند که به عنوان موتور احتراق تراکمی نیز شناخته می شود. در این موتورها، سوخت به داخل محفظه احتراق تزریق می شود و سپس با دمای بالای هوا در محفظه مشتعل می شود.
دمای بالای هوا در سیلندر به دلیل تراکم آدیاباتیک است (فرایند آدیاباتیک، فرایندی است که در طول مدت زمان واکنش، گرما بین سیستم و محیط مبادله نمی‌شود.). این موتورها فقط هوا را فشرده می کنند و سوخت را فشرده نمی کنند و هنگامی که سوخت دیزل به محفظه احتراق تزریق می شود، خود به خود احتراق می یابد. چرخه موتورهای دیزل به این شکل است که شامل یک فرآیند فشار ثابت، یک فرآیند حجم ثابت و دو فرآیند ایزنتروپیک می شود.
پس موتورهای دیزلی برای انجام احتراق در داخل سیلندرها به شرایط حرارتی بالایی در داخل نیاز دارند. تزریق سوخت در داخل محفظه با دمای بالا، انفجارهای لازم برای حرکت پیستون ها را بدون دخالت جرقه داخلی مورد نیاز، مثل موتورهای بنزینی را ایجاد می کند. پس موتور های دیزلی شمع ندارند.
موتورهای بنزینی و ویژگی های آن ها
موتورهای بنزینی موتورهای احتراق داخلی می باشند که دارای جرقه اشتعالی بوده و به موتور اشتعال جرقه ای معروف هستند که با سوخت های نسبتا فرار مانند بنزین کار می کنند. در موتورهای بنزینی، هوا و سوخت پس از فشرده سازی یا متراکم شدن با هم مخلوط می شوند. موتورهای بنزینی از دو فرآیند ایزوکوریک و دو فرآیند ایزنتروپیک تشکیل شده است. (ایزوکوریک فرآیندی ترمودینامیکی است که در حجم ثابتی انجام می‌گیرد. برای همین به آن هم حجم یا ایزوکوریک می گویند. در فرآیند ایزنتروپیک نیز میزان آنتروپی سیستم در طی فرایند ثابت می ماند که به آن فرآیند ایزنتروپیک می گویند.)
در موتورهای بنزینی، هوا و بنزین معمولا قبل از وارد شدن به سیلندر در کاربراتور مخلوط می شوند و هنگامی که هوا و بنزین متراکم می شوند، سوخت از طریق جرقه مشتعل می شود.
پس عملکرد موتورهای بنزینی، به صورت کلی، در یک محفظه احتراق آغاز می شود. سپس جرقه شمع با خواص سوخت تماس پیدا می کند و انفجارهای کنترل شده ای ایجاد می کند که باعث حرکت پیستون ها می شود. از طریق یک میل لنگ، این حرکت خطی به یک حرکت چرخشی تبدیل می شود که به وسیله نقلیه و خودور اجازه می دهد به جلو حرکت کند. این موتورها یک ویژگی دارند: هر چه سرعت بیشتر، جابجایی بیشتر و در نتیجه مصرف بنزین بیشتر است.
مزایا و معایب موتورهای دیزلی
عمده مزایای موتورهای دیزلی عبارتند از:
موتورهای دیزلی بسیار کارآمدتر از موتورهای بنزینی هستند.
هزینه سوخت دیزل ارزان تر است. به همین دلیل است که اکثر اتوبوس ها و تاکسی ها در کشورهای مختلف، موتورهای دیزلی دارند.
خودروهای با موتورهای دیزلی می توانند مسافت پیموده شده زیادی را طی کنند. مثلا خودروهای مسافربری با باک سوخت 50 لیتری می تواند بیش از 1000 کیلومتر را طی کنند. یعنی شخصی که به سفر می رود می تواند بیشترین لذت را از سفر به جای زمان گذاشتن جهت سوخت گیری در پمپ بنزین ها صرف کند.
موتورهای دیزلی به گونه‌ای ساخته شده‌اند که بسیار مقاوم هستند و عموما عمر طولانی تری نسبت به موتورهای بنزینی دارند.
موتورهای دیزلی را می توان برای کارکرد با سوخت های جایگزین و تجدیدپذیر مانند بیودیزل با تغییرات اندک یا بدون تغییر جایگزین کرد. (بیودیزل به روغن نباتی استفاده شده ای گفته می شود که برای پخت و پز استفاده می شود و سپس بازیافت و تصفیه می شود تا بتوان از آن برای تامین انرژی خودروهای دیزلی استفاده کرد.)
عمده معایب موتورهای دیزلی نیز عبارتند از:
موتورهای دیزلی باید از جنس هایی با خواص مکانیکی بالا ساخته شوند تا در برابر فشرده سازی زیاد گازها مقاومت کنند، در نتیجه هزینه ساخت آنها معمولا بیشتر است و هزینه تمام شد خودروهای دیزلی نسبت به بنزینی می تواند قیمت بیشتری داشته باشد. البته که این مورد به شرکت سازنده خودرو و… نیز بستگی دارد.
موتورهای دیزلی صدای تق تق متمایزی تولید می کنند که از آن به عنوان تق تق دیزل یاد می شود. این صدا نتیجه احتراق ناگهانی سوخت است که باعث ایجاد موج فشار می شود.
موتورهای دیزلی نسبت به موتورهای بنزینی سنگین تر بوده و باعث می‌شود در خودروهای اسپرت این مورد نامطلوب باشد، چرا که ماشین بازان و اسپرت سواران دوست دارند حرکت های سریع و دور زدن های متفاوتی را با ماشین تجربه کنند.
موتورهای دیزلی و بنزینی چه تفاوت هایی دارند؟
تفاوت احتراق در موتورهای دیزلی و بنزینی
تفاوت اصلی بین موتورهای دیزلی و بنزینی این است که احتراق مخلوط هوا و سوخت با استفاده از شمع در موتورهای بنزینی انجام می شود، در حالی که موتورهای دیزلی فقط به هوای بسیار فشرده متکی هستند. دمای هوا، در صورتی که به شدت متراکم و فشرده شود این قابلیت را خواهد داشت که به اندازه کافی افزایش یابد. یعنی دما به حدی بالا می رود که می تواند باعث اشتعال سوخت دیزل شود.
تفاوت نوع سوخت مصرفی بین موتور بنزینی و دیزلی و مثال برای آن
ما می دانیم که وسایل نقلیه سبک تر مانند موتور سیکلت، اسکوتر و اتومبیل ها، معمولا از بنزین در موتورهای خود استفاده می کنند در حالی که دیزل در ماشین آلات بسیار سنگین تر مانند تراکتورها، کامیون ها و اتوبوس ها استفاده می شود. بنابراین، نوع سوخت مورد استفاده نیز نقش عمده ای در تعیین تفاوت عمده بین موتورهای بنزینی و دیزلی ایفا می کند.
ترکیب سوخت ها به تفاوت در راندمان نیز مربوط می شود. گازوئیل به عنوان سوخت سنگین تر از بنزین می باشد. این مورد به این دلیل است که زنجیره های هیدروژن و کربنی که این سوخت‌ها را تشکیل می‌دهند، در گازوئیل طولانی تر و سنگین تر هستند که ۱۷ درصد از این اتم ها بیشتر از بنزین است.
جرقه در مقابل فشرده سازی در مرحله احتراق موتورهای دیزلی و بنزینی
یکی از تفاوت های موتورهای دیزلی و بنزینی این است که موتورهای دیزلی با فشرده سازی هوا کار می کنند و موتورهای بنزینی با جرقه تولید شده توسط شمع، کار می کند.
در خودروهایی که کارکرد دیزلی دارند، پیستون هوای وارد شده به محفظه احتراق را فشرده می کند و دمای ایده آل را به دست می آورد تا در هنگام ورود سوخت، منفجر شود و چرخه کامل شود. از طرفی در موتورهای بنزینی آنچه وارد محفظه احتراق می شود مخلوطی از هوا و بنزین است که با جرقه ای فعال می شود.
در موتورهای دیزلی ، فشرده سازی هوا حدود 25 برابر شدیدتر از موتور بنزینی صورت گرفته و بعد با ورود سوخت، به خاطر دمای خیلی بالای سیلندر که از فشرده سازی هوا ناشی شده است، انفجار صورت می گیرد.
تفاوت بین موتور دیزلی و بنزینی از نظر وزن
با توجه به این که، انواع مختلف سوخت به نسبت فشار کاری متفاوتی نیاز دارند، این امر بر نحوه طراحی موتورها تأثیر می گذارد. فشارهای گسترده ای که موتورهای دیزلی تحت آن قرار می گیرند مستلزم آن است که بسیار قوی تر و سنگین تر از موتورهای بنزینی باشند. (سنگین وزن بودن موتورهای دیزلی نسبت به بنزینی)
هر دوی این موتورها نسبت فشار متفاوتی در مرحله احتراق برای سوخت دارند و این یکی دیگر از تفاوت های موتورهای دیزلی و بنزینی است. یعنی موتورهای دیزلی بسیار سنگین تر و قوی تر هستند، زیرا برای دستیابی به انفجار باید فشار بالایی ایجاد کنند. این مورد باعث می شود تا قطعات بسیار مقاوم تری در برابر ضربه برای آن ها طراحی و ساخته شود. برعکس موتورهای دیزلی، موتورهای بنزینی در فرآیند احتراق ضربه و فشار کمتری دارند و به همین دلیل طراحی آنها فشرده تر و کوچکتر بوده، وزن آنها کمتر و عملکرد آنها نیز ظریف تر است.
مقایسه موتورهای دیزلی و بنزینی از نظر آلایندگی محیط زیست و هوا
موتورهای احتراق داخلی قادر به سوزاندن کامل سوخت خود در داخل سیلندرها نیستند، به همین دلیل درصدی از انتشارات سمی استفاده نشده داخل سیلندرها به جو و اتمسفر دفع می شود. اگرچه موتورهای دیزلی سوخت بسیار کمتری نسبت به خودروهای بنزینی مصرف می کنند، اما مطالعه ای در اروپا نشان داد که آلایندگی موتورهای دیزلی چهار برابر بیشتر از بنزین است. این مطالعه می افزاید که این رقم در مورد موتورهای دیزلی که در اوایل دهه 1990 ساخته شده اند به طور قابل توجهی افزایش می یابد.
خرید وسیله نقلیه با موتور بنزینی یا دیزلی بستگی به استفاده شما دارد. وقتی صحبت از حمل و نقل سنگین و سفرهای طولانی می شود، ممکن است نظرات و ایده ها به سمت استحکام و دوام یک موتور دیزلی تغییر کند. برای استفاده های روزمره، مانند سفرهای کوتاه به محل کار یا دانشگاه، کم هزینه بودن، کاربردی بودن و سرعت بالاتر، طبیعتا موتورهای بنزینی برای شما بسیار بهتر است.
استارت خوردن موتورهای بنزینی در مقابل موتورهای دیزلی
ضریب تراکم کم و وجود شمع الکتریکی، باعث شده است تا موتورهای بنزینی راحت تر استارت بخورند و روشن شوند. در مقابل، تراکم بسیار بالا در موتورهای دیزل، روشن شدن موتور را بسیار سخت تر می کند.
مقایسه دو موتور از لحاظ سرعت
موتورهای بنزینی دارای سرعت خیلی بیشتری نسبت به موتورهای دیزل هستند. در واقع موتورهای دیزل بیشتر برای کارهای قدرتی ، سنگین و آهسته مناسبند مانند کامیون ها، اتوبوس ها، تراکتورها، بولدوزرها و ماشین آلاتی از این دست. در مقایسه ای مشابه گفته می شود موتورهای بنزینی برای کارهای سبک ترکه سرعت مد نظر است، گزینه بسیار خوبی هستند. پس حتما در هنگام استفاده از وسایل و ماشین آلاتی که هر دو نوع موتور بنزینی و دیزلی آن ها موجود است، به حجم کار و سرعت مورد نیاز باید توجه داشته باشید. مثلا برای تصیمیم در مورد اینکه آیا پمپ آب بنزینی بخرید یا دیزلی، اگر حجم کار بالاست و برای کاری مداوم ، طولانی و سنگین قرار از آن استفاده شود، طبیعتا موتور دیزل گزینه صحیح است.
تفاوت ایمنی در موتور بنزینی و دیزلی
بنا به چند دلیل گفته می شود که موتور دیزل از موتور بنزین ایمن تر هستند. گازوئیل بخار کمتری دارد و برخلاف بنزین که خیلی شعله ور است، گازوئیل این حالت را ندارد. علاوه بر این، گازوئیل نسبت به بنزین بسیار کمتر فرار است.
به صورت کلی، هر دو موتور آلایندگی مختص خود را دارند و هر دو نوع سوخت، اثرات مخرب بر لایه ازون و محیط زیست به همراه دارند. اما به عنوان یک تفاوت، موتور دیزلی به خاطر نوع سوخت خود ، که گازوئیل است، آلایندگی بیشتری دارد؛ چرا که دوده های نسوخته و بوی بسیار بدی تولید می کند که برای سلامتی ضرر زیادی دارد. همچنین به خاطر پروسه انفجار و تراکم بسیار بالا در داخل سیلندر، این موتورهای آلودگی صوتی زیادی نسبت به موتور بنزینی، ایجاد می کنند.
جمع بندی
همانطور که همراه بودید، در ابتدای مقاله تعریفی از هر دو موتور داشتیم و کاربردهای هر یک از آن ها نیز ذکر شد. در ادامه تفاوت هایی که این دو موتور را از یکدیگر متمایز می کند، بررسی کردیم. این مطالب، مزایا و معایب هر موتور را مشخص می کند. نمیتوان به صورت قطعی ادعا کرد که موتور بنزینی بهتر است یا موتور دیزلی.
همانطور که پیش تر اشاره شد، بهتر است در هنگام انتخاب یک دستگاه، به نوع و حجم کار، موقعیت مکانی، و بررسی مولفه ای مانند سرعت، توجه کرده تا مناسب ترین انتخاب را داشته باشید. مثلا هیچوقت برای مناطق سردسیر از موتور دیزلی استفاده نکنید چرا راندمان کاری آن در هوای سرد پایین می آید. در این مورد موتور بنزینی گزینه بهتری است.
یا در شرایطی که کار طولانی و سنگین است، مثلا بولدوزری که در جاده سازی به کار برده می شود، قطعا موتور دیزلی گزینه منطقی تری هستند. بررسی دقیق مزایای و معایب موتورهای بنزینی و دیزلی به شما در گرفتن تصمیم درست و خرید دستگاه مناسب کمک می کند.