Trei grupuri de dimensiuni de bază
Există trei grupuri de dimensiuni de bază de motoare diesel bazate pe putere - mici, medii și mari. Motoarele mici au valori cu putere mai mică de 16 kilowati. Acesta este cel mai des produs tip de motor diesel. Aceste motoare sunt utilizate în automobile, camioane ușoare și unele aplicații agricole și de construcție și ca generatoare mici de energie electrică staționară (cum ar fi cele de pe ambarcațiunile de plăcere) și ca unități mecanice. Sunt de obicei motoare cu injecție directă, în linie, cu patru sau șase cilindri. Mulți sunt turbocompresați cu ulterior.

Motoarele medii au capacități de putere cuprinse între 188 și 750 kilowati, sau 252 până la 1.006 cai putere. Majoritatea acestor motoare sunt utilizate în camioane grele. De obicei, sunt motoare cu injecție directă, în linie, cu șase cilindri, turbocompresor și motoare după gătit. Unele motoare V-8 și V-12 aparțin și acestui grup de mărimi.

Motoarele mari diesel au calificări de putere care depășesc 750 kilowati. Aceste motoare unice sunt utilizate pentru aplicații marine, locomotive și de acționare mecanică și pentru generarea puterii electrice. În cele mai multe cazuri, acestea sunt sisteme de injecție directă, turbocompresată și după ce s-a prăbușit. Acestea pot funcționa la 500 de rotații pe minut, când fiabilitatea și durabilitatea sunt critice.

Motoare în doi timpi și în patru timpi
După cum sa menționat anterior, motoarele diesel sunt concepute pentru a funcționa fie pe ciclul în doi sau în patru timpi. În motorul tipic cu ciclu în patru timpi, supapele de admisie și evacuare și duza de injecție de combustibil sunt localizate în capul cilindrului (vezi figura). Adesea, sunt folosite aranjamente duble de valve - două aport și două supape de evacuare - sunt folosite.
Utilizarea ciclului în doi timpi poate elimina nevoia pentru una sau ambele supape în proiectarea motorului. Scufundarea și aerul de admisie sunt de obicei furnizate prin porturi din căptușeala cilindrului. Eșapamentul poate fi fie prin supape situate în capul cilindrului, fie prin porturi din căptușeala cilindrului. Construcția motorului este simplificată atunci când utilizați un design de port în loc de una care necesită supape de evacuare.

Combustibil pentru diesel
Produsele petroliere utilizate în mod normal ca combustibil pentru motoarele diesel sunt distilate compuse din hidrocarburi grele, cu cel puțin 12 până la 16 atomi de carbon pe moleculă. Aceste distilate mai grele sunt preluate din petrol brut după îndepărtarea porțiunilor mai volatile utilizate în benzină. Punctele de fierbere ale acestor distilate mai grele variază de la 177 la 343 ° C (351 la 649 ° F). Astfel, temperatura lor de evaporare este mult mai mare decât cea a benzinei, care are mai puțini atomi de carbon pe moleculă.

Apa și sedimentele din combustibili pot fi dăunătoare funcționării motorului; Combustibilul curat este esențial pentru sistemele de injecție eficiente. Combustibilii cu un reziduu de carbon ridicat pot fi gestionați cel mai bine de motoarele de rotație cu viteză mică. Același lucru este valabil și pentru cei cu conținut ridicat de cenușă și sulf. Numărul cetanei, care definește calitatea aprinderii unui combustibil, este determinat folosind ASTM D613 „Metoda standard de testare pentru numărul de cetan de combustibil diesel.”

Dezvoltarea motoarelor diesel
Munca timpurie
Rudolf Diesel, un inginer german, a conceput ideea pentru motorul care acum îi poartă numele după ce a căutat un dispozitiv pentru a crește eficiența motorului Otto (primul motor cu ciclu în patru timpi, construit de inginerul german din secolul al XIX-lea Nikolaus Otto). Diesel și-a dat seama că procesul de aprindere electrică a motorului pe benzină ar putea fi eliminat dacă, în timpul cursei de compresie a unui dispozitiv cu cilindri cu piston, compresia ar putea încălzi aerul la o temperatură mai mare decât temperatura auto-ignorată a unui combustibil dat. Diesel a propus un astfel de ciclu în brevetele sale din 1892 și 1893.
Inițial, fie combustibil a fost propus fie cărbune pudră, fie petrol lichid. Diesel a văzut cărbune pudră, un produs secundar al minelor de cărbune SAAR, ca un combustibil disponibil. Aerul comprimat trebuia să fie folosit pentru a introduce praf de cărbune în cilindrul motorului; Cu toate acestea, controlul ratei injecției de cărbune a fost dificil și, după ce motorul experimental a fost distrus de o explozie, Diesel s -a transformat în petrol lichid. El a continuat să introducă combustibilul în motor cu aer comprimat.
Primul motor comercial construit pe brevetele Diesel a fost instalat în St. Louis, Mo., de Adolphus Busch, o bere care văzuse unul afișat la o expunere din Munchen și a achiziționat o licență de la Diesel pentru fabricarea și vânzarea motorului în Statele Unite și Canada. Motorul a funcționat cu succes ani de zile și a fost precursorul motorului Busch-Sulzer care a alimentat multe submarine ale Marinei SUA în Primul Război Mondial. Un alt motor diesel folosit în același scop a fost Nelco, construit de New London Ship and Engine Company Company în Groton, Conn.

Motorul diesel a devenit centrala electrică principală pentru submarine în timpul Primului Război Mondial. Nu a fost doar economică în utilizarea combustibilului, ci s -a dovedit fiabilă în condiții de război. Combustibilul diesel, mai puțin volatil decât benzina, a fost depozitat și manipulat mai în siguranță.
La sfârșitul războiului, mulți bărbați care au operat diesel căutau locuri de muncă pe timp de pace. Producătorii au început să adapteze dizelele pentru economia pe timp de pace. O modificare a fost dezvoltarea așa-numitului semidiesel care a funcționat pe un ciclu în doi timpi la o presiune de compresie mai mică și a folosit un bec sau un tub fierbinte pentru a aprinde încărcarea combustibilului. Aceste modificări au dus la un motor mai puțin costisitor de construit și întreținut.

Tehnologie de injecție de combustibil
O caracteristică obiectabilă a motorinei complete a fost necesitatea unui compresor de aer injecție de înaltă presiune. Nu numai că energia a fost necesară pentru a conduce compresorul de aer, dar un efect frigorific care a întârziat aprinderea a avut loc atunci când aerul comprimat, de obicei la 6,9 megapascali (1.000 de kilograme pe centimetru pătrat), s -a extins brusc în cilindru, care se afla la o presiune de aproximativ 3,4 până la 4 megapascali (493 până la 580 de kilograme pe centimetru pătrat). Diesel avea nevoie de aer de înaltă presiune cu care să introducă cărbune pulbere în cilindru; Când petrolul lichid a înlocuit cărbunele pudră ca combustibil, s-ar putea face o pompă pentru a lua locul compresorului de aer de înaltă presiune.

Au existat o serie de moduri în care s -ar putea folosi o pompă. În Anglia, compania Vickers a folosit ceea ce se numea metoda comună-Rail, în care o baterie de pompe a menținut combustibilul sub presiune într-o conductă care rulează lungimea motorului cu cabluri la fiecare cilindru. Din această linie de aprovizionare cu combustibil pentru șină (sau conductă), o serie de supape de injecție au recunoscut încărcarea de combustibil la fiecare cilindru din punctul din dreapta al ciclului său. O altă metodă a folosit pompe de tip CAM, sau de tip piston, pentru a furniza combustibil sub presiune momentană ridicată la supapa de injecție a fiecărui cilindru la momentul potrivit.

Eliminarea compresorului de aer injecție a fost un pas în direcția corectă, dar a existat încă o problemă de rezolvat: evacuarea motorului conținea o cantitate excesivă de fum, chiar și la ieșiri în ratingul de cai putere al motorului și chiar dacă există a fost suficient aer în cilindru pentru a arde încărcarea combustibilului fără a lăsa o evacuare decolorată care a indicat în mod normal supraîncărcarea. În sfârșit, inginerii și-au dat seama că problema era că aerul de injecție momentan de înaltă presiune care exploda în cilindrul motorului a difuzat mai eficient sarcina de combustibil decât au fost capabile să facă duze mecanice de combustibil, cu rezultatul că fără compresorul de aer, combustibil Căutați atomii de oxigen pentru a finaliza procesul de ardere și, din moment ce oxigenul constituie doar 20 la sută din aer, fiecare atom de combustibil a avut o singură șansă în cinci de a întâlni un atom de oxigen. Rezultatul a fost arderea necorespunzătoare a combustibilului.

Designul obișnuit al unei duze de injecție de combustibil a introdus combustibilul în cilindru sub forma unui spray de con, vaporii care radiază din duză, mai degrabă decât într-un flux sau jet. S -ar putea face foarte puțin pentru a difuza mai bine combustibilul. Amestecarea îmbunătățită a trebuit să se realizeze prin transmiterea de mișcare suplimentară aerului, cel mai frecvent prin vârtejuri de aer produse de inducție sau o mișcare radială a aerului, numită Squish, sau ambele, de la marginea exterioară a pistonului spre centru. Au fost utilizate diverse metode pentru a crea acest vârtej și squish. Cele mai bune rezultate sunt aparent obținute atunci când Swirl Air poartă o relație certă cu rata de injecție a combustibilului. Utilizarea eficientă a aerului în interiorul cilindrului necesită o viteză de rotație care face ca aerul prins să se deplaseze continuu de la un spray la altul în perioada de injecție, fără subsidență extremă între cicluri.