Trzy grupy podstawowych rozmiarów
Istnieją trzy podstawowe grupy silników oleju napędowego oparte na mocy - małe, średnie i duże. Małe silniki mają wartości wyjściowe o mocy mniej niż 16 kilowatów. Jest to najczęściej produkowany typ silnika Diesla. Silniki te są używane w samochodach, lekkich ciężarówkach oraz niektórych zastosowaniach rolniczych i budowlanych oraz jako małe stacjonarne generatory mocy elektrycznej (takie jak te dotyczące przyjemności) oraz jako mechaniczne dyski. Są to zazwyczaj bezpośrednie wtryskowe, w linii, cztero- lub sześciocylindrowe silniki. Wiele z nich jest turbodoładowców.

Średnie silniki mają zdolności mocy od 188 do 750 kilowatów, czyli 252 do 1 006 koni mechanicznych. Większość tych silników jest używana w ciężkich ciężarówkach. Zazwyczaj są to bezpośrednie wstrzyknięcie, w linii sześciocylindrowe silniki z turbodoładowaniem i pojemnikami. Niektóre silniki V-8 i V-12 również należą do tej grupy wielkości.

Duże silniki Diesla mają oceny mocy przekraczające 750 kilowatów. Te unikalne silniki są używane do zastosowań napędu morskiego, lokomotyw i mechanicznym oraz do wytwarzania energii elektrycznej. W większości przypadków są one bezpośrednie wtryskowe, turbodoładowane i porzucone systemy. Mogą działać na zaledwie 500 obrotów na minutę, gdy niezawodność i trwałość są krytyczne.

Silniki dwusuwowe i czterosuwowe
Jak wspomniano wcześniej, silniki Diesla są zaprojektowane do działania w cyklu dwu- lub czteroosobowym. W typowym silniku z cyklu czterosuwowym zawory wlotowe i wydechowe oraz dysza wtrysku paliwa znajdują się w głowicy cylindra (patrz rysunek). Często zastosowane są podwójne układy zaworów - dwa wlot i dwa zawory wydechowe.
Zastosowanie cyklu dwusuwowego może wyeliminować potrzebę jednego lub obu zaworów w konstrukcji silnika. Ognianie i powietrze wlotowe są zwykle dostarczane przez porty w wkładce cylindrowej. Wydech może być albo przez zawory znajdujące się w głowicy cylindra lub przez porty w wkładce cylindrowej. Konstrukcja silnika jest uproszczona przy użyciu projektu portu zamiast jednego wymagającego zaworów wydechowych.

Paliwo dla diesli
Produkty ropopochodne zwykle stosowane jako paliwo do silników Diesla są destylaty złożone z ciężkich węglowodorów, z co najmniej 12 do 16 atomów węgla na cząsteczkę. Te cięższe destylaty są pobierane z ropy naftowej po usunięciu bardziej lotnych porcji stosowanych w benzynie. Punkty wrzenia tych cięższych destylatów wynoszą od 177 do 343 ° C (351 do 649 ° F). Zatem ich temperatura parowania jest znacznie wyższa niż w przypadku benzyny, która ma mniej atomów węgla na cząsteczkę.

Woda i osad w paliwach mogą być szkodliwe dla działania silnika; Czyste paliwo jest niezbędne dla wydajnych systemów wtrysku. Paliwa o wysokiej pozostałości węglowej mogą być obsługiwane najlepiej przez silniki o niskiej prędkości obrotu. To samo dotyczy osób o wysokiej zawartości popiołu i siarki. Liczba cetanowa, która definiuje jakość zapłonu paliwa, jest określana przy użyciu ASTM D613 „Standardowa metoda testowa dla cetanowej liczby oleju opałowego oleju napędowego”.

Rozwój silników Diesla
Wczesna praca
Rudolf Diesel, niemiecki inżynier, opracował pomysł silnika, który nosi teraz jego nazwisko po tym, jak szukał urządzenia do zwiększenia wydajności silnika Otto (pierwszego silnika czterosuwowego, zbudowanego przez XIX-wiecznego niemieckiego inżyniera Nikolaus Otto). Diesel zdał sobie sprawę, że elektryczny proces zapłonu silnika benzynowego może zostać wyeliminowany, jeśli podczas skoku kompresji urządzenia cylindrowego tłokowego kompresja może podgrzewać powietrze do temperatury wyższej niż temperatura automatycznego uwzględnienia danego paliwa. Diesel zaproponował taki cykl w swoich patentach z 1892 i 1893 r.
Pierwotnie zaproponowano sproszkowany węgiel lub płynną ropę naftową jako paliwo. Węgiel z silnikiem wysokoprężnym sproszkowanym węglem, produkt uboczny kopalni węgla Saar, jako łatwo dostępne paliwo. Sprężone powietrze miało być użyte do wprowadzenia pyłu węglowego do cylindra silnika; Jednak kontrolowanie szybkości wtrysku węgla było trudne, a po zniszczeniu silnika eksperymentalnego przez wybuch olej napędowy zwrócił się do płynnej ropy naftowej. Nadal wprowadzał paliwo do silnika ze sprężonym powietrzem.
Pierwszy komercyjny silnik zbudowany na patentach Diesla został zainstalowany w St. Louis, MO, przez Adolphus Busch, browar, który widział go na wystawie w Monachium i kupił licencję od Diesla na produkcję i sprzedaż silnika silnika W Stanach Zjednoczonych i Kanadzie. Silnik działał z powodzeniem przez lata i był prekursorem silnika Busch-Sulzer, który napędzał wiele okrętów podwodnych marynarki wojennej USA w I wojnie światowej. Kolejnym silnikiem Diesla używanym w tym samym celu był Nelseco, zbudowany przez New London Ship and Engine Company w Groton, Conn.

Silnik Diesla stał się główną elektrownią podwodnymi podczas I wojny światowej. Był nie tylko ekonomiczny w stosowaniu paliwa, ale także okazał się niezawodny w warunkach wojennych. Paliwo oleju napędowego, mniej lotne niż benzyna, było bezpieczniej przechowywane i obsługiwane.
Pod koniec wojny wielu mężczyzn, którzy obsługiwali wysokoprężność, szukało pracy w pokoju. Producenci zaczęli dostosowywać silniki wysokoprężne do gospodarki pokoju. Jedną z modyfikacji było opracowanie tak zwanego półkuli, która działała w cyklu dwusuwowym przy niższym ciśnieniu kompresji i wykorzystywała gorącą żarówkę lub rurkę do rozpalania ładunku paliwa. Zmiany te spowodowały, że silnik tańszy w budowie i utrzymaniu.

Technologia wtrysku paliwa
Jedną zastrzeżoną cechą pełnego oleju napędowego była konieczność wysokociśnieniowego sprężarki powietrza. Nie tylko energia była wymagana do napędzania sprężarki powietrza, ale efekt chłodnicia, który opóźnił zapłon nastąpił, gdy sprężone powietrze, zwykle na 6,9 megapaskali (1000 funtów na cal kwadratowy), nagle rozszerzył się do cylindra, który pod ciśnieniem około 3,4 do 4 megapaskali (493 do 580 funtów na cal kwadratowy). Diesel potrzebował powietrza pod wysokim ciśnieniem, z którym wprowadziła sproszkowany węgiel do cylindra; Gdy płynna ropa naftowa zastąpiła sproszkowane węgiel jako paliwo, można było wykonać pompę, aby zająć miejsce sprężarki powietrza pod wysokim ciśnieniem.

Było wiele sposobów użycia pompy. W Anglii firma Vickers zastosowała tak zwaną metodę wspólnego szyld, w której akumulator pomp utrzymywał paliwo pod ciśnieniem w rurze prowadzącej silnik z przewodami do każdego cylindra. Z tej linii zaopatrzenia paliwa szynowego (lub rurowego) seria zaworów wtrystycznych przyjęła ładunek paliwa do każdego cylindra w prawym punkcie w jego cyklu. Inna metoda zastosowano szarpnięć z CAM lub typu tłoka, pompy do dostarczania paliwa pod chwilowo wysokim ciśnieniem do zaworu wtryskowego każdego cylindra we właściwym czasie.

Eliminacja sprężarki powietrza wtryskowego była krokiem we właściwym kierunku, ale był jeszcze jeden problem do rozwiązania: wydech silnika zawierał nadmierną ilość dymu, nawet przy wyjściach w obrębie mocy silnika i chociaż tam tam wystarczyło powietrze w cylindrze, aby spalić ładunek paliwa bez pozostawienia przebarwionego wydechu, który normalnie wskazywał przeciążenie. Inżynierowie w końcu zdali sobie sprawę, że problem polegał na tym, że chwilowo wysokociśnieniowe powietrze wtryskowe eksplodujące do cylindra silnika rozproszyło ładunek paliwa bardziej wydajnie niż zastępcze mechaniczne dyszę paliwa, w wyniku czego bez sprężarki powietrza paliwo musiało Przeszukaj atomy tlenu, aby ukończyć proces spalania, a ponieważ tlen stanowi tylko 20 procent powietrza, każdy atom paliwa miał tylko jedną szansę na pięć osób z atomem tlenu. Rezultatem było niewłaściwe spalenie paliwa.

Zwykła konstrukcja dyszy wtryskowej paliwa wprowadziła paliwo do cylindra w postaci sprayu stożkowego, a pary promieniują z dyszy, a nie w strumieniu lub strumieniu. Bardzo niewiele można zrobić, aby dokładniej rozproszyć paliwo. Ulepszone mieszanie trzeba było osiągnąć poprzez nadanie powietrza dodatkowego ruchu, najczęściej przez wirowanie powietrza wytwarzane przez indukcję lub promieniowy ruch powietrza, zwany squish lub oba, z zewnętrznej krawędzi tłoka w kierunku środka. Zastosowano różne metody stworzenia tego wirowania i squisha. Najlepsze wyniki są najwyraźniej uzyskiwane, gdy wir powietrza ma określony związek z szybkością wtrysku paliwa. Skuteczne wykorzystanie powietrza w cylindrze wymaga prędkości obrotowej, która powoduje ciągłe poruszanie się powietrza z jednego sprayu do drugiego w okresie wtrysku, bez ekstremalnego osiadania między cyklami.