مراحل کار موتور :
فعالیتهایی که درون یک سیلندر موتور انجام می شود به مراحلی (کورس) تقسیم میشوند. عبارت کورس به معنای حرکت پیستون می باشد. بالاترین موقعیت پیستون در سیلندر و یا به عبارت ساده تر نقطه فوقانی کورس پیستون را TDC یا نقطه مرگبالا و پایینترین موقعیت پیستون در سیلندر را نقطه مرگ پایین (BDC) می نامند. بنابراین یک کورس طی فاصله بین TDCبه BDC و یا بر عکس می باشد. میل لنگ از طریق شاتون با یک دور گردش کامل خود دو کورس پیستون را پدید می آورد و پیستون یکبار به نقطه مرگ بالا و یکبار به نقطه مرگ پایین می رسد.
عملیات مشخصی در داخل یک موتور اتفاق می افتد که باعث کارکرد موتور می شوند. این عملیات بصورت یک چرخه تکرار می شوند. بسته به نوع طراحی موتور، یک چرخه کامل شامل دو کورس (دوزمانه) و یا چهار کورس پیستون (چهارزمانه)هستند.
انجام چرخه کامل دیزل نیاز به هوای فشرده شده در سیلندر ، تزریق سوخت، احتراق مخلوط سوخت و هوا، انبساط گازها جهت اعمال نیرو بر روی پیستون و نهایتاً تخلیه گازها از سیلندر دارد.
در موتورهای چهار زمانه، هوا از طریق سوپاپ هوا وارد سیلندر شده و گازهای سوخته شده از راه سوپاپ دود که در سرسیلندر تعبیه شده خارج میشوند. در موتورهای دو زمانه مجراهایی در دیواره سیلندر وجود داردکه از طریق آنها هوا وارد سیلندر می شود. با حرکت پیستون در داخل سیلندر این مجراها باز و بسته می شوند. گازهای خروجی نیز از طریق سوپاپهایی مانند موتورهای چهارزمانه خارج میشوند.
چرخه چهار زمانه:
موتور دیزل چهارزمانه با چرخه ای شامل چهارکورس پیستون دارد. مکش، تراکم، قدرت (احتراق) و تخلیه سوپاپهای هوا و دود بگونه ای تنظیم شده اند که باز وبسته شدن آنها دقیقاً متناسب با حرکت پیستون انجام شود. سوپاپها حرکت خود را از میل سوپاپ می گیرند که میل سوپاپ نیز نیروی محرک خود را از میل لنگ می گیرد.
بدلیل سهولت درک متن زیر باز و بسته شدن سوپاپ ها در نقاط TDC و BDC در نظر گرفته می شود. در عمل آنها دقیقاً در نقاط مرگ و مرگ پایین باز یا بسته نمی شوند اما بگونه ای تنظیم شده اند که کمی قبل یا بعد از این نقاط باز یا بسته شده تاهوای تازه بداخل سیلندر مکیده شده و گازهای سوخته شده بطور کامل از سیلندر رانده شوند.
مراحل مختلف کار یک موتور دیزل چهار زمانه به شرح زیر می باشد.
مکش هوا یا تنفس – کورس مکش هوا با باز شدن سوپاپ هوا و حرکت پیستون به سمت پایین آغاز میشود. هوا از طریق سوپاپ هوا بداخل سیلندر مکیده می شود و در نقطه BDC محفظه سیلندر از هوای تازه پر شده است.
تراکم – پس از رسیدن به نقطه BDC پیستون به سمت بالا حرکت کرده و هوای مکیده شده به داخل سیلندر را متراکم می سازد. در این حالت سوپاپ هوا بسته است. سوپاپ دود نیز بسته است،بنابراین محفظه سیلندر آب بندی شده و هیچ منفذی باز نیست. با بالا رفتن پیستون در اثر گردش میل لنگ، هوا متراکم می شود. وقتی پیستون به نقطه TDC می رسد هوا تقریباً به نسبت یک شانزدهم حجم اولیه فشرده شده است. متراکم شدن هوا در سیلندر نه تنها فشار آنرا افزایش می دهد بلکه حرارت آن نیز بالا می رود. اکنون هوا در محفظه کوچک بالای پیستون (محفظه احتراق) آنقدر داغ شده است که می تواند سوخت دیزلی را که از طریق انژکتور به این محفظه تزریق میشود، مشتعل سازد.
قدرت – درست کمی قبل از رسیدن پیستون به TDC مقدار متناسبی سوخت دیزل از طریق انژکتور بداخل محفظه احتراق پاشیده می شود و احتراق صورت می گیرد. هوای داغ محفظه نه تنها یک مخلوط قابل احتراق رابا ذرات سوخت پاشیده شده تشکیل
می‌دهد بلکه باعث مشتعل شدن آن نیز می گردد. احتراق یا اشتعال بسرعت اتفاق می افتد و فشار داخل سیلندر راافزایش می دهد. گازهای انبساط یافته در اثر احتراق در داخل سیلندر و بر روی سر پیستون نیرویی اعمال می کنند که باعث رانش پیستون به سمت پایین میشود. این حرکت از طریق شاتون به میل لنگ انتقال یافته و باعث چرخش آن و عملیات بعدی موتور می شود. در زمان احتراق هر دو سوپا بسته هستند اما در انتهای کورس سوپاپ دود باز میشود.
تخلیه دود – در این زمان سوپاپ دود باز میشود، پیستون به سمت بالا حرکت کرده و گازهای سوخته شده را از طریق مجرای سوپاپ دود به بیرون می راند. در این حالت سوپاپ هوا بسته است. وقتی پیستون به نقطه TDC می رسد سوپاپ دود بسته میشود.
به این ترتیب چرخه چهار زمانه موتور کامل می شود. با ادامه کار موتور سوپاپ هوا مجدداً باز میشود و هوای تازه با شروع پایین رفتن پیستون بداخل سیلندر مکیده می شود و چرخه مکش تکرار می گردد. سوپاپ هوا درست قبل از بسته شدن کامل سوپاپ دود باز می گردد. این حالت قیچی کردن سوپاپها نامیده می شود. قیچی کردن سوپاپها باعث میشود گازهای سوخته شده بسرعت از سیلندر خارج شده و سیلندر تمیز گردد.
همانطور که قبلاً ذکر شد موتورهای دیزل بگونه ای طراحی شده اند که نسبت تراکم در آنها بسیار می باشد و این نسبت تراکم باعث تولید فشار و حرارت بسیار زیادی
می گردد تا جائیکه پس از پاشش سوخت در محفظه احتراق، حرارت موجود، مخلوط سوخت را مشتعل می سازد.
یکی از قوانین اساسی علوم (قانون گازها) به این موضوع ارتباط پیدا می کند به این صورت که بطور خلاصه افزایش فشار در یک سیلندر باعث افزایش دما می شود بنابراین حرارت هوا آنقدر بالا می رود که موجب اشتعال می شود.
موتور دیزل دو زمانه :
موتور دیزل دو زمانه با دو کورس پیستون یک چرخه کامل خود را طی می کند: یک کورس بطرف بالا و یک کورس به طرف پایین. در موتورهای دیزل دو زمانه مجراهایی در دیواره سیلندر تعبیه شده اند که حرکت پیستون به بالا و پایین سبب بسته و باز شدن آنها میشود.
این مجراها بعنوان مجاری هوا و دود طراحی شده اند. در موتورهای دیزل معمولاً هم از مجرا و هم از سوپاپ (مجرا برای ورود هوا و سوپاپ برای خروج دود از سیلندر ) استفاده میشود.