שלוש קבוצות בגודל בסיסיות
ישנן שלוש קבוצות בגודל בסיסי של מנועי דיזל המבוססים על כוח - קטנים, בינוניים וגדולים. למנועים הקטנים יש ערכי פלט כוח של פחות מ -16 קילוואט. זהו סוג מנוע הדיזל הנפוץ ביותר. מנועים אלה משמשים במכוניות, במשאיות קלות, וכמה יישומי חקלאות ובנייה וכגנרטורים בעלי כוח חשמלי נייחים קטנים (כמו אלה שנמצאים על מלאכת הנאה) וככוננים מכניים. בדרך כלל הם מנועי הזרקה ישירה, בשורה, ארבעה או שישה צילינדרים. רבים הם טורבו עם מגנירים לאחר מכן.

למנועים בינוניים יכולות כוח הנעות בין 188 ל- 750 קילוואט, או 252 עד 1,006 כוחות סוס. מרבית המנועים הללו משמשים במשאיות כבדות. הם בדרך כלל הזרקה ישירה, מקוונת, שישה צילינדרים טורבו מנועים ומקוררים. כמה מנועי V-8 ו- V-12 שייכים גם הם לקבוצת גודל זו.

למנועי דיזל גדולים יש דירוגי כוח העולים על 750 קילוואט. מנועים ייחודיים אלה משמשים ליישומי כונן ימי, קטר ומכניים ולייצור כוח חשמלי. ברוב המקרים מדובר במערכות הזרקה ישירה, טורבו ומערכות מקוררות לאחר. הם עשויים לפעול במהירות של 500 מהפכות לדקה כאשר אמינות ועמידות הם קריטיים.

מנועי שתי פעימות וארבע פעימות
כפי שצוין קודם לכן, מנועי דיזל נועדו לפעול במחזור שניים או ארבע פעימות. במנוע הטיפוסי של ארבע פעימות, שסתומי הצריכה והפליטה וזרבוב הזרקת הדלק ממוקמים בראש הצילינדר (ראה איור). לעיתים קרובות מועסקים סידורי שסתומים כפולים - שני צריכת ושני שסתומי פליטה.
שימוש במחזור הדו-פעימות יכול לבטל את הצורך בשסתומים אחד או שניהם בתכנון המנוע. אוויר נפש ומצריכה מסופק בדרך כלל דרך יציאות בתוחם הצילינדר. פליטה יכולה להיות דרך שסתומים הממוקמים בראש הצילינדר או דרך יציאות בתוחם הצילינדר. בניית המנוע מפושטת בעת שימוש בתכנון יציאה במקום אחד הדורש שסתומי פליטה.

דלק לדיזל
מוצרי נפט המשמשים בדרך כלל כדלק למנועי דיזל הם תזקיקים המורכבים מפחמימנים כבדים, עם לפחות 12 עד 16 אטומי פחמן למולקולה. התזקיקים הכבדים יותר הללו נלקחים מנפט גולמי לאחר הסרת החלקים הנדיפים יותר המשמשים בבנזין. נקודות הרתיחה של התזקיקים הכבדים הללו נעות בין 177 ל- 343 מעלות צלזיוס (351 ל- 649 מעלות צלזיוס). לפיכך, טמפרטורת האידוי שלהם גבוהה בהרבה מזו של בנזין, שיש בה פחות אטומי פחמן למולקולה.

מים ומשקעים בדלקים יכולים להזיק לתפעול המנוע; דלק נקי חיוני למערכות הזרקה יעילות. דלקים עם שאריות פחמן גבוהות ניתן לטפל בצורה הטובה ביותר על ידי מנועי סיבוב במהירות נמוכה. כך גם באלה עם תכולת אפר וגופרית גבוהה. מספר הקטאן, המגדיר את איכות ההצתה של דלק, נקבע באמצעות ASTM D613 "שיטת בדיקה סטנדרטית למספר קטאן של שמן דלק דיזל."

פיתוח מנועי דיזל
עבודה מוקדמת
רודולף דיזל, מהנדס גרמני, הגה את הרעיון למנוע הנושא כעת את שמו לאחר שחיפש מכשיר כדי להגביר את היעילות של מנוע האוטו (המנוע הראשון של ארבע פעימות, שנבנה על ידי המהנדס הגרמני מהמאה ה -19 ניקולאוס אוטו). דיזל הבין כי ניתן לבטל את תהליך ההצתה החשמלי של מנוע הבנזין אם, במהלך מכת הדחיסה של מכשיר-צילינדר בוכנה, הדחיסה עשויה לחמם אוויר לטמפרטורה גבוהה יותר מטמפרטורת ההצגה האוטומטית של דלק נתון. דיזל הציע מחזור כזה בפטנטים שלו משנת 1892 ו- 1893.
במקור, אבקת פחם או נפט נוזלי הוצעו כדלק. דיזל ראה אבקת פחם, תוצר לוואי של מכרות הפחם של סאר, כדלק זמין. אוויר דחוס היה אמור לשמש כדי להכניס אבק פחם לצילינדר המנוע; עם זאת, השליטה בשיעור הזרקת הפחם הייתה קשה, ואחרי שהמנוע הניסוי נהרס על ידי פיצוץ, דיזל פנה לנפט נוזלי. הוא המשיך להכניס את הדלק למנוע באוויר דחוס.
המנוע המסחרי הראשון שנבנה על פטנטים של דיזל הותקן בסנט לואיס, מו, על ידי אדולפוס בוש, מבשלת בירה שראתה אחת המוצגת בתערוכה במינכן ורכשה רישיון מסולר לייצור ומכירה של המנוע בארצות הברית ובקנדה. המנוע פעל בהצלחה במשך שנים והיה מבשר המנוע של בוש-סולצר שהניע צוללות רבות של חיל הים האמריקני במלחמת העולם. בגרוטון, קונ.

מנוע הדיזל הפך לתחנת הכוח העיקרית של צוללות במהלך מלחמת העולם הראשונה. הוא לא היה רק ​​חסכוני בשימוש בדלק אלא גם הוכיח אמין בתנאי מלחמה. דלק דיזל, פחות תנודתי מבנזין, היה מאוחסן בבטחה יותר וטיפל בו.
בסוף המלחמה גברים רבים שהפעילו דיזל חיפשו משרות בתקופת שלום. היצרנים החלו להתאים דיזל לכלכלה בתקופת שלום. שינוי אחד היה פיתוח של מה שמכונה סילדיזס שנקרא שפעלה במחזור של שתי פעימות בלחץ דחיסה נמוך יותר ועשה שימוש בנורה או בצינור חמים כדי להצית את מטען הדלק. שינויים אלה הביאו למנוע פחות יקר לבנייה ותחזוקה.

טכנולוגיית הזרקת דלק
מאפיין אחד מעורר התנגדות של הסולר המלא היה ההכרח של מדחס אוויר בהזרקה בלחץ גבוה. לא רק שנדרשה אנרגיה כדי להניע את מדחס האוויר, אלא שאפקט קירור שהצתה עיכוב התרחש כאשר האוויר הדחוס, בדרך כלל בגובה 6.9 מגה -פסקלים (1,000 פאונד לאינץ '), התרחב לפתע לצילינדר, שהיה בלחץ של כ -3.4 ל -4 מגה -ססקלים (493 עד 580 פאונד לאינץ 'רבוע). דיזל היה זקוק לאוויר בלחץ גבוה שאיתו ניתן להכניס פחם אבקה לצילינדר; כאשר נפט נוזלי החליף פחם אבקה כדלק, ניתן היה לבצע משאבה לתפוס את מקומו של מדחס האוויר בלחץ גבוה.

היו מספר דרכים בהן ניתן להשתמש במשאבה. באנגליה, חברת ויקרס השתמשה במה שנקרא שיטת הרכבה המשותפת, בה סוללת משאבות שמרה על הדלק בלחץ בצינור הפועל את אורך המנוע עם לידים לכל צילינדר. מקו אספקת דלק מעקה (או צינור) זה, סדרה של שסתומי הזרקה הודתה במטען הדלק לכל צילינדר בנקודה הנכונה במחזורו. שיטה אחרת השתמשה באידיוט המופעל על ידי מצלמת, או מסוג בוכנה, משאבות לספק דלק בלחץ גבוה לרגע לשסתום ההזרקה של כל צילינדר בזמן הנכון.

חיסול מדחס האוויר של ההזרקה היה צעד בכיוון הנכון, אך הייתה לבעיה נוספת שיש לפתור: פליטת המנוע הכילה כמות מוגזמת של עשן, אפילו בתפוקות היטב בדירוג כוחות הסוס של המנוע ולמרות שם היה מספיק אוויר בצילינדר כדי לשרוף את מטען הדלק מבלי להשאיר פליטה לא צבעונית שהצביעה בדרך כלל על עומס יתר. מהנדסים הבינו לבסוף שהבעיה היא שאוויר הזרקת לחץ גבוה לרגע התפוצץ לגליל המנוע הפריד את מטען הדלק בצורה יעילה יותר מכפי שהצליחו חרירי הדלק המכניים שהצליחו לעשות, עם התוצאה שללא מדחס האוויר היה צריך לדלק את הדלק. חפש את אטומי החמצן כדי להשלים את תהליך הבעירה, ומכיוון שחמצן מהווה רק 20 אחוז מהאוויר, לכל אטום דלק היה רק ​​סיכוי אחד בחמישה של נתקל באטום חמצן. התוצאה הייתה שריפה לא תקינה של הדלק.

העיצוב הרגיל של זרבובית הזרקת דלק הכניס את הדלק לצילינדר בצורה של תרסיס חרוט, כאשר האדים הקרינים מהזרבובית ולא בזרם או בסילון. ניתן לעשות מעט מאוד כדי להפיץ את הדלק בצורה יסודית יותר. היה צורך לבצע ערבוב משופר על ידי הקניית תנועה נוספת לאוויר, לרוב על ידי מערבולות אוויר המיוצרות על ידי אינדוקציה או תנועה רדיאלית של האוויר, המכונה Squish, או שניהם, מהקצה החיצוני של הבוכנה לכיוון המרכז. שיטות שונות הועסקו ליצירת מערבולת ודיסקית זו. התוצאות הטובות ביותר מתקבלות ככל הנראה כאשר מערבולת האוויר נושאת קשר מוגדר לשיעור הזרקת הדלק. ניצול יעיל של האוויר בתוך הצילינדר דורש מהירות סיבובית הגורמת לאוויר הנלמד לנוע ברציפות מתרסיס למשנהו בתקופת ההזרקה, ללא שקיעה קיצונית בין מחזורים.