چرخه های احتراق موتورهای دیزل و ویژگی های سوخت توضیح داده شده است

موتورهای دیزل، سنگین ترین ماشین آلات ما را - از کامیون های راه دور گرفته تا کشتی های دریایی - با مصرف قابل توجهی سوخت تقویت می کنند.این توانایی ناشی از اصول پیچیده ترمودینامیک و مهندسی دقیق است که فناوری دیزل را از موتورهای بنزینی معمولی متمایز می کند.

برخلاف موتورهای بنزین با اشتعال جرقه ای، موتورهای دیزل بر اساس اصول احتراق فشرده سازی کار می کنند. این نیروگاه ها هوا را به فشارها و دماهای شدید فشرده می کنند،سپس سوخت را تزریق کنید که به طور خودکار هنگام تماس با هوا گرم می شود.موتورهای دیزل به طور معمول از سوخت دیزل سبک یا سنگین استفاده می کنند و چرخه قدرت خود را از طریق چهار مرحله متمایز تکمیل می کنند.

فرآیند احتراق دیزل به این ترتیب دقیق انجام می شود:

• ضربه ی مصرفی:پیستون در حالی که دریچه ورودی باز می شود، هوا را جذب می کند. دریچه خروجی بسته باقی می ماند.
• فشار فشار:با بسته شدن دریچه ها، پیستون صعودی هوا را به 1/12th-1/24th از حجم اصلی خود فشرده می کند و دمای بیش از 500 ° C (932 ° F) را تولید می کند.
• ضربه برق:در نزدیکی مرکز مرده بالا، تزریق کننده های سوخت با فشار بالا دیزل را به داخل اتاق احتراق به اتم تبدیل می کنند. سوخت بلافاصله آتش می گیرد و پیستون را با نیروی فوق العاده به سمت پایین هدایت می کند.
• ضربه خروجی:پیستون در حال بالا رفتن محصولات جانبی احتراق را از طریق دریچه خروجی باز بیرون می کند و برای چرخه بعدی آماده می شود.

بهره وری دیزل از این ویژگی های فشرده سازی شدید ناشی می شود:

• نسبت فشرده سازی:از ۱۲: ۱ تا ۲۱: ۱ (در مقابل ۸: ۱ تا ۱۲: ۱ برای بنزین) ، کارایی حرارتی بالاتر را امکان پذیر می کند
• دمای فشرده سازی:500-600°C (932-1,112°F) - بسیار بالاتر از آستانه خود اشتعال دیزل
• فشار سیلندر:35-45 بار (500-650 psi) که نیاز به ساخت موتور قوی دارد

اکثر دیزل های مدرن از چرخه های چهار زمان استفاده می کنند، اما موتورهای دیزل دو زمان دارای تراکم قدرت بالاتر برای کاربردهای دریایی و لوکوموتیو هستند.طرح های دو زمان مصرف سوخت را قربانی می کنند و چالش های بیشتری برای کنترل انتشار گازهای گلخانه ای ایجاد می کنند.

زمان تزریق سوخت نادرست یا اتم سازی ضعیف می تواند باعث تاخیر در روشن شدن شود و منجر به امواج فشار شود که ضربه دیزل را ایجاد می کند.سیستم های تزریق مدرن common-rail با کنترل الکترونیکی دقیق تا حد زیادی این مشکل را کاهش داده است.

کیفیت سوخت دیزل به جای رتبه اکتان، با تعداد ستان (CN) اندازه گیری می شود.Cetane نشان دهنده آمادگی روشن شدن است - مقادیر بالاتر (حداقل 45 برای دیزل جاده ای) اطمینان از شروع سرد و احتراق مداوم.

بهره وری حرارتی موتور دیزل نسبت به موتورهای بنزینی ۳۰ تا ۴۰ درصد بیشتر است و باعث می شود که برای تجهیزات سنگین ضروری باشد. پیشرفت های تکنولوژیکی اخیر معایب سنتی را برطرف می کند:

• تزریق با فشار بالا (۲۰۰۰+ بار/۲۹۰۰۰+ پی اس آی)
• سیستم های بازپرداخت گازهای خروجی (EGR)
• فیلترهای ذرات دیزل
• کاهش کاتالیستی انتخابی (SCR) با تزریق اوریا

علیرغم روند برق سازی، موتورهای دیزل برای حمل و نقل بار، پیشبرد دریایی و تولید برق صنعتی ضروری خواهند بود.ادغام ترکیبی، و سوخت های جایگزین اطمینان از اهمیت مداوم دیزل در یک جهان غیر کربن است.