آلاینده‌ها
soot و NOx
NOX، CO بالا، و HC
راندمان
خوب
متوسط
2-3-2- کاربرد موتورهای دیزل
موتورهای دیزل اولیه دارای ساختمانی سنگین و معمولاً تک‌سیلندر بودند. سروصدای زیادی داشتند و بسیار کند کار می‌کردند، مصرف سوخت بالا و بازده کمی داشتند و همچنین راه‌اندازی آن‌ها مشکل بود. بنابراین از آن‌ها بیشتر برای تولید توان ثابت و یا به کار انداختن پمپ‌های آب و خرمن‌کوب‌ها استفاده می‌شد. امّا در دهه‌ی 1920، موتورهای دیزلِ چند سیلندر با ابعاد نسبتاً کوچک برای استفاده در خودروهای سواری و کامیون‌ها ساخته شدند. همین امر باعث گسترش کاربرد موتورهای دیزل در جنبه‌های گوناگون شد. امروزه از موتورهای دیزل در ماشین‌های ساختمانی، ماشین‌های راه‌سازی و معادن، کامیون‌ها و کامیونت‌ها، اتوبوس‌های شهری و بین شهری، مینی‌بوس‌ها، قطارهای باری و مسافری، ژنراتورهای برق، موتور جوش، ماشین‌های نظامی، پمپ‌های آب صنعتی و کشاورزی و مهم‌تر از همه در اتومبیل‌های سواریِ جدید و … استفاده می‌شود. همچنین با پیشرفت‌های انجام گرفته، موتورهای دیزل با بازده بالا، مصرف سوخت پایین و مجهز به تجهیزاتی نظیر توربوشارژر، اینترکولر و سیستم‌های کاهش آلاینده‌ها ساخته شدند [4] و [5]. در کشورمان نیز انواع مختلف موتورهای دیزل به صورت بسیار وسیع در ناوگان حمل‌و‌نقل کشور و واحدهای صنعتی استفاده می‌شوند.
2-4- مزایای موتورهای دیزل
از مزایای موتورهای دیزل می‌توان به موارد زیر اشاره کرد [5] و [6]:
ارزان بودن سوخت مصرفی آن‌ها: سوخت مصرفی موتورهای دیزل در مقایسه با موتورهای بنزینی عموماً ارزان‌تر است.
ایجاد گشتاور بالا با دور کم و مصرف پایین سوخت: در موتورهای دیزل، پاشش سوخت توسط انژکتور در مرحله‌ی احتراق، ادامه‌دار می‌باشد. به همین دلیل زمان تولید قدرت در داخل سیلندر ادامه‌دار بوده و با پایین رفتن پیستون مقدار کمتری از فشار احتراق کاسته می‌شود. این عمل موجب تولید گشتاور بالا خواهد شد.
بالا بودن بازده حرارتی: موتورهای دیزل به علت داشتن نسبت تراکم بالا از بازده حرارتی بیشتری برخوردارند، پس کار مفید آن‌ها نیز بیشتر است. بازده حرارتی موتورهای دیزل معمولاً به طور متوسط حدود 35% است.
کم‌خطر بودن موتورهای دیزل در مقابل آتش‌سوزی: درجه‌ی اشتعال گازوئیل 80 درجه‌ی سلسیوس است. بنابراین، نسبت به بنزین که درجه‌ی اشتعال آن 20 درجه‌ی سلسیوس است، خیلی کم‌خطرتر است. همچنین عدم وجود تجهیزات جرقه‌زنی و اشتعال در موتورهای دیزل خطر آتش‌سوزی آن‌ها را کاهش می‌دهد.
بالا بودن عمر موتورهای دیزل: موتورهای دیزل در صورت نگهداری و سرویس مرتّب و استفاده‌ی درست، می‌توانند سال‌ها بدون عیب و نقص کار کنند.
از معایب موتورهای دیزل نیز می‌توان به بزرگ بودن ساختمان موتور، لرزش بالای آن حین کار، گران بودن قطعات و در نتیجه بالا بودن قیمت موتور و حساس بودن سیستم‌های سوخت‌رسانی اشاره کرد که با تکنولوژی‌های جدید برخی از این معایب برطرف شده و بعضی نیز در حال برطرف شدن هستند [4].
2-5- موتورهای دیزل پاشش‌مستقیم (DI) و پاشش‌غیرمستقیم (IDI)
سیستم‌های احتراق در موتورهای دیزل به دو نوع اصلی سیستم‌های پاشش‌مستقیم و پاشش‌غیرمستقیم تقسیم می‌شوند. همان‌طور که در شکل 2- 3 نیز نشان داده شده است، در سیستم پاشش‌غیرمستقیم از یک پیش‌محفظه برای ایجاد چرخش در هوا و تلاطم به منظور اختلاط بهتر سوخت و هوا استفاده می‌شود؛ درحالی‌که در موتورهای پاشش‌مستقیم، تزریق به طور مستقیم به محفظه‌ی اصلی احتراق صورت می‌گیرد.
شکل 2- 3: تصویری از موتور دیزل پاشش مستقیم (سمت راست) و پاشش‌غیرمستقیم (سمت چپ) [4]
کاربرد سیستم‌های پاشش‌مستقیم، بیشتر از سیستم‌های پاشش غیرمستقیم می‌باشد، چراکه سیستم‌های پاشش‌غیرمستقیم دارای مصرف سوخت و تلفات حرارتی بیشتری می‌باشند.
بررسی انواع موتورها در کاربردهای مختلف توسط پژوهشگران نشان داده است که موتورهای دیزل پاشش‌مستقیم از لحاظ اقتصاد مصرف سوخت، نسبت به تمامی موتورهای احتراق داخلی که امروزه مورد استفاده قرار می‌گیرند، مناسب‌تر هستند. تاکنون موتورهای دیزل، بیشتر در لوکوموتیوها، کشتی‌ها و منابعِ ثابتِ نیرو استفاده می‌شدند؛ اما در دهه‌های اخیر بسیاری از محققان، موتور دیزل پاشش‌مستقیم را به عنوان یک منبع نیروی مناسب با سرعت بالا برای موتور اتومبیل‌های سواری، مناسب تشخیص داده‌اند [7] و [8].
2-6- مراحل کار موتورهای دیزل
احتراق در موتورهای بنزینی و دیزل کاملاً متفاوت است. احتراق در موتورهای بنزینی، اساساً، حرکت جبهه‌ی شعله در مخلوط همگن است، درحالی که احتراق در موتور دیزل، فرایندی غیرپایا است که، با نرخی که توسط پاشش سوخت کنترل می‌شود، به‌صورت هم‌زمان در مواضع بسیاری در یک مخلوط بسیار ناهمگن رخ می‌دهد. با توجه به اینکه درجه‌ی حرارت و فشار محتویات سیلندر در موتورهای دیزل در لحظه‌ی پاشش بسیار بالاست، جت سوخت، به‌صورت یک هسته‌ی سوختِ محاصره شده به وسیله‌ی ذرات هوا درمی‌آید. مناطق مختلف در اثر اتمیزه شدن و تبخیر سوخت، ایجاد می‌شوند. همچنین چون سرعت جت سوخت نسبت به هوا زیاد است، لذا حالت پراکندگی مشاهده می‌شود [3]، [9] و [10]. بعد از پراکنده‌شدن سوخت، قطرات ریزی تشکیل می‌شوند که بایستی با هوا مخلوط گردند، یعنی همان مسئله‌ی اختلاط، پیش می‌آید و چون دمای هوا بیشتر از قطره است، پس یک انتقال گرمایی از بیرون به داخل قطره وجود دارد. لذا دمای آن افزایش یافته و به دمای جوش می‌رسد. در این لحظه، تبخیر قطره شروع شده و مولکول‌های سوخت در مولکول‌های هوا نفوذ می‌کنند، که در نتیجه‌ی آن احتراق شروع می‌گردد. بنابراین، همان طور که در
شکل 2- 4 نیز مشاهده می‌شود، در حالت کلی فرآیند احتراق در موتورهای دیزل را می‌توان به چهار مرحله‌ی متمایز تقسیم کرد که عبارتند از [11]: