مقایسه جامع موتورهای گازوییلی و بنزینی ؛ عملکرد ، تفاوت‌ها ، مزایا و معایب

موتورهای احتراق داخلی که امروزه بیشتر به دو دسته موتورهای بنزینی و گازوییلی (دیزلی) تقسیم بندی می شوند. در ادامه به بررسی آنها می پردازیم.

موتورهای احتراق داخلی که امروزه در صنعت خودروسازی و ماشین‌آلات صنعتی به کار گرفته می‌شوند، به دو دسته موتورهای بنزینی و گازوییلی (دیزلی) تقسیم می‌شوند. این موتورها از نظر ساختار، نحوه عملکرد، بازدهی، آلایندگی، هزینه نگهداری و کاربردها تفاوت‌های اساسی دارند. موتورهای بنزینی که از سوخت سبک‌تری استفاده می‌کنند، به دلیل سرعت بالاتر و عملکرد نرم‌تر، در خودروهای سواری و وسایل نقلیه سبک به کار می‌روند. در مقابل، موتورهای دیزلی که بازدهی بالاتر و گشتاور بیشتری دارند، در وسایل نقلیه سنگین، کشتی‌ها، ژنراتورها و ماشین‌آلات صنعتی مورد استفاده قرار می‌گیرند.

با این حال، این سوال مطرح می‌شود که چرا موتورهای دیزلی به قدرت بالا و موتورهای بنزینی به سرعت بیشتر مشهور هستند؟ برای پاسخ به این پرسش، لازم است ابتدا نحوه عملکرد هر دو نوع موتور بررسی شده و تفاوت‌های کلیدی آنها مشخص شود.

نحوه عملکرد موتورهای بنزینی و گازوییلی

اگرچه هر دو موتور از چرخه چهارزمانه شامل مکش، تراکم، احتراق و تخلیه پیروی می‌کنند، اما تفاوت اصلی آنها در نوع احتراق و نحوه مخلوط شدن سوخت و هوا است.

موتورهای بنزینی؛ احتراق جرقه‌ای برای عملکرد سریع‌تر

در موتورهای بنزینی، مخلوطی از بنزین و هوا در مرحله مکش از طریق کاربراتور یا انژکتور به داخل سیلندر وارد می‌شود. هنگامی که پیستون به نقطه مرگ بالا می‌رسد، شمع جرقه می‌زند و مخلوط سوخت و هوا را مشتعل می‌کند. این احتراق ناگهانی باعث حرکت سریع پیستون به سمت پایین و تولید نیروی مکانیکی می‌شود. از آنجایی که احتراق در این موتورها جرقه‌ای و سریع است، امکان دستیابی به دور موتور بالا و شتاب سریع‌تر فراهم می‌شود.

موتورهای گازوییلی؛ احتراق فشاری برای تولید گشتاور بیشتر

در موتورهای دیزلی، ابتدا فقط هوا به داخل سیلندر مکش شده و سپس تحت فشار بسیار بالایی متراکم می‌شود. این تراکم شدید باعث افزایش دمای هوا تا حدود ۵۰۰ تا ۷۰۰ درجه سانتی‌گراد می‌شود. در این لحظه، سوخت گازوئیل با استفاده از انژکتور مستقیماً به داخل سیلندر پاشیده می‌شود و به دلیل دمای بالای هوا، بدون نیاز به جرقه، خودبه‌خود مشتعل می‌شود. این نوع احتراق که به احتراق فشاری معروف است، نسبت به موتورهای بنزینی نیروی بیشتری تولید می‌کند و بازدهی بالاتری دارد.

تفاوت‌های اصلی موتورهای بنزینی و گازوییلی

یکی از مهم‌ترین تفاوت‌های فنی این دو نوع موتور، نسبت تراکم آنهاست. در حالی که موتورهای بنزینی معمولاً نسبت تراکمی بین ۱۰:۱ تا ۱۲:۱ دارند، موتورهای دیزلی دارای نسبت تراکم ۱۴:۱ تا ۲۵:۱ هستند. این نسبت بالاتر در موتورهای دیزل منجر به افزایش بازدهی حرارتی شده و مصرف سوخت را کاهش می‌دهد.

یکی دیگر از تفاوت‌های کلیدی، دور موتور و تولید گشتاور است. موتورهای بنزینی به دلیل سبک‌تر بودن قطعات داخلی و احتراق سریع‌تر، قابلیت دستیابی به دور موتورهای بالا را دارند (در خودروهای معمولی تا ۶۵۰۰ دور بر دقیقه) در مقابل، موتورهای دیزلی به دلیل جرم بالای قطعات و احتراق آهسته‌تر، معمولاً در دورهای پایین‌تری کار می‌کنند، اما گشتاور بسیار بالاتری تولید می‌کنند که برای حمل بارهای سنگین ضروری است.

از لحاظ آلایندگی نیز موتورهای بنزینی میزان دی‌اکسید کربن (CO₂) کمتری تولید می‌کنند، اما موتورهای دیزلی مقادیر بیشتری اکسیدهای نیتروژن (NOx) و دوده منتشر می‌کنند که تأثیرات منفی بر محیط‌زیست دارد.

تفاوت‌های طراحی موتورهای بنزینی و دیزلی

۱. طراحی پیستون و سیلندر

موتورهای دیزلی دارای سیلندر و پیستون‌های مستحکم‌تر و سنگین‌تری نسبت به موتورهای بنزینی هستند زیرا در این موتورها نسبت تراکم بالاتر است و فشار بیشتری به قطعات وارد می‌شود. پیستون‌های دیزلی معمولاً طول بیشتری دارند و از مواد مقاوم‌تری ساخته می‌شوند تا در برابر فشار بالا و دمای زیاد دوام بیاورند. همچنین، محفظه احتراق در پیستون‌های دیزلی فرورفتگی بیشتری دارد تا جریان هوا و احتراق بهینه شود.

۲. سوپاپ‌ها و سرسیلندر

در موتورهای دیزلی، سرسیلندر و سوپاپ‌ها طراحی مقاوم‌تری دارند. تعداد سوپاپ‌ها در هر دو نوع موتور معمولاً چهار عدد برای هر سیلندر است (دو ورودی و دو خروجی)، اما در موتورهای دیزلی، سوپاپ‌ها بزرگ‌تر و بادوام‌تر هستند تا بتوانند حجم هوای بیشتری را کنترل کنند. همچنین، موتورهای دیزلی برای بهبود احتراق از سیستم‌های توربوشارژر و اینترکولر بهره می‌برند که هوای ورودی را متراکم و خنک می‌کنند.

۳. میل‌لنگ و شاتون

در موتورهای دیزلی، میل‌لنگ و شاتون‌ها ضخیم‌تر و سنگین‌تر هستند تا بتوانند نیروی زیاد ناشی از احتراق فشاری را تحمل کنند. این موضوع باعث می‌شود که موتورهای دیزلی دور موتور پایین‌تری نسبت به موتورهای بنزینی داشته باشند، اما در عوض گشتاور بیشتری تولید کنند.

۴. سیستم تزریق سوخت

یکی از مهم‌ترین تفاوت‌های این دو نوع موتور، سیستم تزریق سوخت است. در موتورهای بنزینی، سوخت به همراه هوا در منیفولد ورودی مخلوط شده و سپس وارد سیلندر می‌شود، اما در موتورهای دیزلی، سوخت مستقیماً به داخل سیلندر پاشیده می‌شود. این روش تزریق در موتورهای دیزلی باعث افزایش بازدهی سوخت و کاهش مصرف آن می‌شود.

۵. سیستم خنک‌کاری و روغن‌کاری

موتورهای دیزلی به دلیل تولید حرارت بیشتر، نیاز به سیستم خنک‌کاری قوی‌تری دارند. معمولاً این موتورها از رادیاتورهای بزرگ‌تر و پمپ‌های آب قدرتمندتر برای خنک کردن موتور استفاده می‌کنند. همچنین، سیستم روغن‌کاری در موتورهای دیزلی پیچیده‌تر است و نیاز به روغن با ویسکوزیته بالاتر دارند، زیرا فشار و دمای کارکرد آنها بیشتر از موتورهای بنزینی است.

مزایا و معایب موتورهای بنزینی و گازوییلی

موتورهای بنزینی: سریع‌تر اما پرمصرف‌تر

یکی از مهم‌ترین مزایای موتورهای بنزینی شتاب بالا و عملکرد نرم‌تر آنهاست. این موتورها به دلیل وزن کمتر و احتراق سریع‌تر، گزینه‌ای ایده‌آل برای خودروهای سبک و اسپرت محسوب می‌شوند. همچنین این موتورها کم‌صداتر بوده و هزینه تعمیر و نگهداری آنها نسبت به موتورهای دیزلی کمتر است.

اما یکی از معایب موتورهای بنزینی، مصرف سوخت بالا و طول عمر کوتاه‌تر آنهاست. به دلیل احتراق سریع‌تر و دمای بالاتر، قطعات داخلی این موتورها سریع‌تر فرسوده شده و نیاز به تعمیرات بیشتری دارند.

موتورهای گازوییلی: قدرتمند اما سنگین و پرهزینه

موتورهای دیزلی به دلیل بازدهی بالاتر و مصرف سوخت کمتر، گزینه‌ای محبوب برای کامیون‌ها، اتوبوس‌ها و ماشین‌آلات صنعتی هستند. این موتورها به دلیل تولید گشتاور بالا در دورهای پایین، قابلیت حمل بارهای سنگین را دارند و طول عمر آنها نسبت به موتورهای بنزینی بیشتر است.

با این حال، موتورهای دیزلی دارای معایبی مانند وزن بالا، صدای زیاد و آلایندگی بیشتر هستند. همچنین، هزینه تعمیر و نگهداری آنها نسبت به موتورهای بنزینی بیشتر است، چرا که قطعات آنها پیچیده‌تر و سیستم تزریق سوخت آنها حساس‌تر است.

چرا موتورهای دیزلی قدرتی و موتورهای بنزینی سرعتی هستند؟

این تفاوت به ماهیت احتراق و ساختار فنی آنها برمی‌گردد. موتورهای دیزلی به دلیل احتراق فشاری و نسبت تراکم بالا، نیروی بیشتری در دورهای پایین تولید می‌کنند که برای حمل بارهای سنگین مناسب است. از سوی دیگر، موتورهای بنزینی با احتراق جرقه‌ای و سرعت احتراق بیشتر، قابلیت دستیابی به دور موتورهای بالاتر و سرعت بیشتر را دارند. به همین دلیل، خودروهای اسپرت معمولاً از موتورهای بنزینی و کامیون‌ها از موتورهای دیزلی استفاده می‌کنند. در واقع طراحی پیستون‌ها، شاتون، میل لنگ  و دیگر قطعات داخلی پیشرانه‌های دیزلی مانع از کارکرد موتور با دور موتور بالا می‌شوند.

کاربردهای موتورهای بنزینی و گازوییلی

موتورهای بنزینی معمولاً در خودروهای سواری، موتورسیکلت‌ها و ماشین‌آلات سبک مورد استفاده قرار می‌گیرند، در حالی که موتورهای دیزلی در کامیون‌ها، اتوبوس‌ها، ماشین‌آلات راه‌سازی، ژنراتورها و کشتی‌ها کاربرد دارند.

نتیجه‌گیری

انتخاب بین موتورهای بنزینی و گازوییلی بستگی به نیاز و کاربرد موردنظر دارد. اگر سرعت، شتاب و عملکرد نرم‌تر برای شما مهم است، موتورهای بنزینی گزینه مناسبی هستند. اما اگر گشتاور بالا، مصرف سوخت کمتر و دوام بیشتر را ترجیح می‌دهید، موتورهای دیزلی انتخاب بهتری خواهند بود. در حال حاضر با پیشرفت فناوری‌های سوختی، انتظار می‌رود که هر دو نوع موتور بهینه‌تر شده و تأثیرات زیست‌محیطی آنها کاهش یابد