چرا پیشرانههای دیزلی گشتاور بالایی دارند؟
موتورهای دیزلی نقش بسیار مهمی در صنعت حملونقل جهان دارند؛ پیشرانههایی که شاید در سرعت و دورهای بالا بهپای رقبای بنزینی نرسند اما در کشیدن بارهای سنگین و تولید نیرو در دورهای پایین بیرقیب هستند. دلیل اصلی این موضوع در گشتاور خلاصه میشود. درحالیکه موتورهای بنزینی برای دستیابی به حداکثر توان نیازمند دورهای بالا هستند، موتورهای دیزلی در همان ابتدای حرکت، سیل عظیمی از گشتاور را آزاد میکنند. این موتورها فاقد شمع هستند و احتراق در آنها صرفاً از طریق متراکمسازی شدید هوا و تزریق سوخت به درون هوای داغ صورت میگیرد. خودروهای تجاری برای شروع حرکت با دهها تن بار، بیش از آنکه به اسب بخار نیاز داشته باشند، به نیروی کششی اولیه در دور موتور پایین نیازمندند تا بر اینرسی سکون غلبه کنند و به همین دلیل است که در خودروهای سنگین و تجاری از موتورهای دیزلی استفاده میشود.
دلیل گشتاور بیشتر موتور دیزلی از بنزینی
برای درک اینکه چرا موتورهای دیزلی گشتاور بیشتری نسبت به موتورهای بنزینی تولید میکنند، باید به تفاوتهای بنیادین در طراحی مکانیکی و نحوه احتراق آنها نگاه کنیم. اولین و مهمترین عامل، «نسبت تراکم» بسیار بالاتر در پیشرانههای دیزلی است. در موتور بنزینی، مخلوط هوا و سوخت حداکثر تا نسبت ۱۲ به ۱ متراکم میشود زیرا تراکم بیشتر باعث انفجار خودبهخودی (ناک زدن) و آسیب به موتور میشود اما در موتور دیزلی، تنها هوا به درون سیلندر مکیده شده و تا نسبتهای شگفتانگیز حداکثر ۲۲ به ۱ متراکم میشود. این تراکم شدید، فشار و دمای داخل سیلندر را بهشدت بالا میبرد. زمانی که سوخت دیزل در این محیط تزریق میشود، یک انفجار بسیار قدرتمندتر و پرفشارتر رخ میدهد. این فشار عظیم احتراق، نیروی رو به پایین فوقالعادهای به پیستون وارد میکند که مستقیماً به گشتاور بیشتر در میللنگ تبدیل میشود.
عامل کلیدی دوم، کورس پیستون بلند موتورهای دیزلی است. به دلیل فشار بسیار بالای احتراق، مهندسان موتورهای دیزلی را بهصورت کورس بلند طراحی میکنند به این معنی که مسافتی که پیستون داخل سیلندر طی میکند (کورس)، بسیار بیشتر از قطر دهانه سیلندر است. این طراحی، طول بازوی گشتاور روی میللنگ را افزایش میدهد. بر اساس اصول پایهای فیزیک، اعمال نیرو با یک اهرم بلندتر، گشتاور یا نیروی چرخشی بیشتری ایجاد میکند. اگرچه این شاتونهای بلند و قطعات سنگین مانع از بالا رفتن سریع دور موتور میشوند و سقف دور موتور دیزلی را محدود میکنند اما در مقابل، نیروی اهرمی بینظیری تولید میکنند که گشتاور را بهشدت افزایش میدهد. علاوه بر این، گازوئیل چگالی انرژی بالاتری نسبت به بنزین دارد و فرآیند سوختن آن کندتر و پیوستهتر انجام میشود؛ این یعنی فشار گازهای حاصل از انفجار، در تمام طول حرکت رو بسپایین پیستون حفظ میشود.
