Tre grupper i grundlæggende størrelse
Der er tre grundlæggende størrelsesgrupper af dieselmotorer baseret på strøm - lille, medium og stor. De små motorer har effekt-output-værdier på mindre end 16 kilowatt. Dette er den mest almindeligt producerede dieselmotorype. Disse motorer bruges i biler, lette lastbiler og nogle landbrugs- og konstruktionsapplikationer og som små stationære elektriske effektgeneratorer (såsom dem på fornøjelsesfartøjer) og som mekaniske drev. De er typisk direkte injektion, in-line, fire- eller seks-cylindrede motorer. Mange er turboladet med efterkøler.

Mediummotorer har strømkapacitet, der spænder fra 188 til 750 kilowatt, eller 252 til 1.006 hestekræfter. Størstedelen af ​​disse motorer bruges i tunge lastbiler. De er normalt direkte injektion, in-line, seks-cylindrede turboladede og efterkølede motorer. Nogle V-8- og V-12-motorer hører også til denne størrelsesgruppe.

Store dieselmotorer har strømvurderinger på over 750 kilowatt. Disse unikke motorer bruges til marine, lokomotiv og mekaniske drevapplikationer og til elektrisk magtgenerering. I de fleste tilfælde er de direkte injektion, turboladede og efterkølede systemer. De fungerer muligvis med så lavt som 500 omdrejninger pr. Minut, når pålidelighed og holdbarhed er kritisk.

To-takts og fire-takts motorer
Som nævnt tidligere er dieselmotorer designet til at fungere på enten to- eller firetaktscyklus. I den typiske firetakts-cyklusmotor er indtagelse og udstødningsventiler og brændstofinjektionsdysen placeret i cylinderhovedet (se figur). Ofte anvendes dobbeltventilarrangementer - to indtag og to udstødningsventiler - anvendt.
Brug af to-taktscyklussen kan eliminere behovet for den ene eller begge ventiler i motordesignet. Rensning og indsugningsluft tilvejebringes normalt gennem porte i cylinderforingen. Udstødningen kan enten være gennem ventiler placeret i cylinderhovedet eller gennem porte i cylinderforingen. Motorkonstruktion forenkles, når du bruger et portdesign i stedet for en, der kræver udstødningsventiler.

Brændstof til diesel
Petroleumsprodukter, der normalt bruges som brændstof til dieselmotorer, er destillater sammensat af tunge kulbrinter med mindst 12 til 16 carbonatomer pr. Molekyle. Disse tyngre destillater er taget fra råolie, efter at de mere flygtige dele, der bruges i benzin, fjernes. Kogepunkterne for disse tungere destillater spænder fra 177 til 343 ° C (351 til 649 ° F). Derfor er deres fordampningstemperatur meget højere end for benzin, der har færre carbonatomer pr. Molekyle.

Vand og sediment i brændstoffer kan være skadeligt for motordrift; Rent brændstof er vigtigt for effektive injektionssystemer. Brændstoffer med en høj kulstofrest kan håndteres bedst med motorer med lavhastighedsrotation. Det samme gælder for dem med højt aske- og svovlindhold. Cetan -nummeret, der definerer antændelseskvaliteten af ​​et brændstof, bestemmes ved hjælp af ASTM D613 "Standard testmetode for cetanantal dieselolie."

Udvikling af dieselmotorer
Tidligt arbejde
Rudolf Diesel, en tysk ingeniør, udtænkte ideen til motoren, der nu bærer hans navn, efter at han havde søgt en enhed for at øge effektiviteten af ​​Otto-motoren (den første firetakts-cyklusmotor, bygget af det tyske ingeniør fra det 19. århundrede tyske ingeniør Nikolaus Otto). Diesel indså, at den elektriske antændelsesproces for benzinmotoren kunne fjernes, hvis komprimering under komprimeringsslaget af en stempelcylinderindretning kunne opvarme luft til en temperatur, der er højere end auto-angiver temperaturen for et givet brændstof. Diesel foreslog en sådan cyklus i sine patenter fra 1892 og 1893.
Oprindeligt blev enten pulveriseret kul eller flydende olie foreslået som brændstof. Diesel så pulveriseret kul, et biprodukt af Saar-kulminerne, som et let tilgængeligt brændstof. Trykluft skulle bruges til at indføre kulstøv i motorcylinderen; Imidlertid var det vanskeligt at kontrollere hastigheden for kulindsprøjtning, og efter den eksperimentelle motor blev ødelagt af en eksplosion, vendte Diesel sig til flydende olie. Han fortsatte med at introducere brændstoffet i motoren med trykluft.
Den første kommercielle motor, der blev bygget på Diesels patenter, blev installeret i St. Louis, Mo., af Adolphus Busch, en bryggeri, der havde set en på skærmen på en udstilling i München og havde købt en licens fra Diesel til fremstilling og salg af motoren I USA og Canada. Motoren opererede med succes i årevis og var forløberen for Busch-Sulzer-motoren, der drev mange ubåde fra den amerikanske flåde i første verdenskrig. En anden dieselmotor, der blev brugt til det samme formål, var Nelseco, bygget af New London-skibet og motorfirmaet I Groton, Conn.

Dieselmotoren blev det primære kraftværk for ubåde under første verdenskrig. Det var ikke kun økonomisk i brugen af ​​brændstof, men viste sig også pålidelig under krigstidsbetingelser. Dieselbrændstof, mindre flygtigt end benzin, blev mere sikkert opbevaret og håndteret.
I slutningen af ​​krigen var mange mænd, der havde drevet diesel, på udkig efter fredstidjob. Producenter begyndte at tilpasse dieseler til fredstidøkonomien. En ændring var udviklingen af ​​den såkaldte semidiesel, der opererede på en to-taktscyklus ved et lavere kompressionstryk og brugte en varm pære eller rør til at antænde brændstofafgiften. Disse ændringer resulterede i en motor, der er billigere at bygge og vedligeholde.

Brændstofindsprøjtningsteknologi
Et kritisk træk ved den fulde diesel var nødvendigheden af ​​en højtryksinjektionsluftkompressor. Der kræves ikke kun energi for at drive luftkompressoren, men en kølingseffekt, der forsinkede antændelsen, opstod, da den trykluft, typisk ved 6,9 megapascals (1.000 pund pr. Kvadrat tomme), pludselig udvides til cylinderen, som var ved et tryk på ca. 3,4 til 4 megapascals (493 til 580 pund pr. Kvadrat tomme). Diesel havde brug for højtryksluft til at indføre pulveriseret kul i cylinderen; Når flydende petroleum erstattede pulveriseret kul som brændstof, kunne der laves en pumpe for at indtage stedet for højtryksluftkompressoren.

Der var en række måder, hvorpå en pumpe kunne bruges. I England brugte Vickers-selskabet det, der blev kaldt den almindelige skinne-metode, hvor et batteri af pumper opretholdt brændstoffet under tryk i et rør, der kørte længden af ​​motoren med fører til hver cylinder. Fra denne jernbane (eller rør) brændstofforsyningslinje indrømmede en række injektionsventiler brændstofladningen til hver cylinder på det rigtige punkt i sin cyklus. En anden metode anvendte cam-opereret rykk eller stemplet type pumper til at levere brændstof under øjeblikkeligt højt tryk til injektionsventilen for hver cylinder på det rigtige tidspunkt.

Eliminering af injektionsluftkompressoren var et skridt i den rigtige retning, men der var endnu et problem, var nok luft i cylinderen til at forbrænde brændstofladningen uden at efterlade en misfarvet udstødning, der normalt indikerede overbelastning. Ingeniører indså endelig, at problemet var, at det øjeblikkeligt højtryksinjektionsluft, der eksploderede i motorcylinderen Søg ud af iltatomerne for at afslutte forbrændingsprocessen, og da ilt kun udgør 20 procent af luften, havde hvert brændstofatom kun en chance i fem af at møde et atom af ilt. Resultatet var forkert forbrænding af brændstoffet.

Det sædvanlige design af en brændstofinjektionsdyse introducerede brændstoffet i cylinderen i form af en keglespray, med dampen, der stråler fra dysen, snarere end i en strøm eller jet. Meget lidt kunne gøres for at sprede brændstoffet mere grundigt. Forbedret blanding måtte opnås ved at give yderligere bevægelse til luften, oftest ved induktionsproduceret luftvirvler eller en radial bevægelse af luften, kaldet squish eller begge dele, fra den ydre kant af stemplet mod midten. Der er anvendt forskellige metoder til at skabe denne hvirvel og squish. De bedste resultater opnås tilsyneladende, når lufthvirvelen bærer en bestemt relation til brændstofinjektionshastigheden. Effektiv udnyttelse af luften inden i cylinderen kræver en rotationshastighed, der får den indfangede luft til at bevæge sig kontinuerligt fra den ene spray til den næste i injektionsperioden uden ekstrem forsænkning mellem cykler.