سه گروه اندازه اساسی
سه گروه با اندازه اصلی موتورهای دیزلی بر اساس قدرت - کوچک ، متوسط ​​و بزرگ وجود دارد. موتورهای کوچک دارای مقادیر توان خروجی کمتر از 16 کیلووات هستند. این متداول ترین نوع موتور دیزل است. این موتورها در اتومبیل ، کامیون های سبک و برخی از کاربردهای کشاورزی و ساختمانی و به عنوان ژنراتورهای کوچک برق ثابت ثابت (مانند آنهایی که در زمینه کار لذت می برند) و به عنوان درایوهای مکانیکی استفاده می شود. آنها به طور معمول موتورهای تزریق مستقیم ، خطی ، چهار یا شش سیلندر هستند. بسیاری از آنها با کولرها توربوشارژ هستند.

موتورهای متوسط ​​دارای ظرفیت قدرت از 188 تا 750 کیلووات یا 252 تا 1006 اسب بخار هستند. اکثر این موتورها در کامیون های سنگین استفاده می شوند. آنها معمولاً موتورهای تزریق مستقیم ، درون خطی ، شش سیلندر توربوشارژ و پس از آن هستند. برخی از موتورهای V-8 و V-12 نیز متعلق به این گروه اندازه هستند.

موتورهای دیزلی بزرگ دارای امتیازات بیش از 750 کیلووات هستند. این موتورهای منحصر به فرد برای کاربردهای دریایی ، لوکوموتیو و درایو مکانیکی و برای تولید برق برق استفاده می شود. در بیشتر موارد آنها سیستم های تزریق مستقیم ، توربوشارژ و پس از آن هستند. در صورتی که قابلیت اطمینان و دوام بسیار مهم باشد ، آنها ممکن است به حداقل 500 چرخش در دقیقه عمل کنند.

موتورهای دو زمانه و چهار زمانه
همانطور که قبلاً اشاره شد ، موتورهای دیزلی برای کار در چرخه دو یا چهار زمانه طراحی شده اند. در موتور سیکل چهار زمانه معمولی ، دریچه های ورودی و اگزوز و نازل تزریق سوخت در سر سیلندر قرار دارند (شکل را ببینید). غالباً ، چیدمان دریچه دوگانه - دو مصرف و دو دریچه اگزوز - به کار می روند.
استفاده از چرخه دو زمانه می تواند نیاز به یک یا هر دو دریچه در طراحی موتور را از بین ببرد. هوا و هوای ورودی معمولاً از طریق درگاه های موجود در استوانه استوانه تأمین می شود. اگزوز می تواند از طریق دریچه های واقع در سر سیلندر یا از طریق درگاه های موجود در استوانه است. ساخت موتور هنگام استفاده از طرح بندر به جای آن که به دریچه های اگزوز نیاز داشته باشد ساده می شود.

سوخت دیزل
محصولات نفتی که معمولاً به عنوان سوخت موتورهای دیزل مورد استفاده قرار می گیرند ، تقطیر شده از هیدروکربن های سنگین است که حداقل 12 تا 16 اتم کربن در هر مولکول است. این تقطیر سنگین تر از روغن خام پس از برداشتن قسمتهای فرار بیشتر در بنزین گرفته می شود. نقاط جوش این تقطیر سنگین تر از 177 تا 343 درجه سانتیگراد (351 تا 649 درجه فارنهایت) است. بنابراین ، دمای تبخیر آنها بسیار بیشتر از بنزین است که در هر مولکول کمتر اتم کربن است.

آب و رسوب در سوخت ها می تواند برای عملکرد موتور مضر باشد. سوخت تمیز برای سیستم های تزریق کارآمد ضروری است. سوخت هایی که دارای باقیمانده کربن بالا هستند ، می توانند با موتورهای چرخش کم سرعت به بهترین وجه کنترل شوند. همین مورد در مورد کسانی که محتوای خاکستر و گوگرد بالا دارند نیز صدق می کند. شماره Cetane ، که کیفیت احتراق یک سوخت را تعریف می کند ، با استفاده از ASTM D613 "روش تست استاندارد برای تعداد ستن روغن سوخت دیزل" تعیین می شود.

توسعه موتورهای دیزلی
کار اولیه
رودولف دیزل ، یک مهندس آلمانی ، این ایده را برای موتور که اکنون نام او را پس از اینکه به دنبال دستگاهی برای افزایش کارایی موتور Otto بود (اولین موتور چهار چرخه چرخه ، ساخته شده توسط مهندس آلمانی قرن نوزدهم ، نام خود را درک کرد. نیکولوس اتو). دیزل فهمید که فرآیند احتراق الکتریکی موتور بنزینی می تواند از بین برود اگر در حین فشار فشرده سازی یک دستگاه سیلندر پیستون ، فشرده سازی می تواند هوا را به دمای بالاتر از دمای خودکار یک سوخت معین گرم کند. دیزل چنین چرخه ای را در ثبت اختراعات خود در سال 1892 و 1893 پیشنهاد داد.
در ابتدا ، یا زغال سنگ پودری یا نفتی مایع به عنوان سوخت پیشنهاد می شد. دیزل زغال سنگ پودر اره ، یک محصول جانبی از معادن زغال سنگ SAAR ، به عنوان یک سوخت به راحتی در دسترس است. از هوای فشرده شده برای معرفی گرد و غبار ذغال سنگ به سیلندر موتور استفاده می شد. با این حال ، کنترل میزان تزریق زغال سنگ دشوار بود و پس از آنکه موتور آزمایشی با انفجار از بین رفت ، دیزل به نفت مایع تبدیل شد. وی همچنان با هوای فشرده سوخت را به موتور وارد کرد.
اولین موتور تجاری ساخته شده بر روی حق ثبت اختراعات دیزل در سنت لوئیس ، مو. ، توسط آدولفوس بوش ، یک کارخانه آبجو که یکی از نمایش ها را در نمایشگاه در مونیخ دیده بود ، نصب شده بود و مجوز دیزل را برای تولید و فروش موتور خریداری کرده بود در ایالات متحده و کانادا. این موتور سالها با موفقیت کار می کرد و پیشرو موتور Busch-Sulzer بود که بسیاری از زیردریایی های نیروی دریایی ایالات متحده را در جنگ جهانی اول تغذیه می کرد. یکی دیگر از موتور دیزل ها که برای همین منظور استفاده می شد ، Nelseco بود که توسط کشتی و شرکت موتور جدید لندن ساخته شده است. در گروتون ، کان.

موتور دیزل در جنگ جهانی اول نیروگاه اصلی زیردریایی ها شد. این نه تنها در استفاده از سوخت اقتصادی بود بلکه در شرایط زمان جنگ نیز قابل اعتماد بود. سوخت دیزل ، کمتری نسبت به بنزین ، با خیال راحت بیشتر ذخیره و کنترل می شد.
در پایان جنگ بسیاری از مردانی که دیزل را اداره می کردند به دنبال مشاغل صلح بودند. تولید کنندگان شروع به تطبیق دیزل ها برای اقتصاد صلح کردند. یکی از اصلاحات ، توسعه به اصطلاح نیمه نیمه است که با فشار فشرده سازی کمتر در یک چرخه دو زمانه کار می کرد و از لامپ یا لوله داغ برای اشتعال بار سوخت استفاده می کرد. این تغییرات منجر به ارزان تر شدن موتور برای ساخت و نگهداری شد.

فناوری تزریق سوخت
یکی از ویژگی های قابل اعتراض دیزل کامل ، ضرورت کمپرسور هوا با فشار بالا و تزریق بود. نه تنها انرژی لازم برای رانندگی کمپرسور هوا لازم بود ، بلکه یک اثر یخچال که باعث تأخیر احتراق در هنگام هوای فشرده شده ، به طور معمول در 6.9 مگاپاسکال (1000 پوند در هر اینچ مربع) رخ داد ، ناگهان در سیلندر گسترش یافت ، که در فشار حدود 3.4 بود به 4 مگاپاسكال (493 تا 580 پوند در هر اینچ مربع). دیزل به هوای پر فشار نیاز داشت که با استفاده از آن ذغال سنگ پودری را به سیلندر وارد کند. هنگامی که نفت مایع زغال سنگ پودر شده را به عنوان سوخت جایگزین کرد ، می توان پمپ را برای گرفتن جای کمپرسور هوا با فشار بالا تهیه کرد.

چندین روش وجود دارد که می توان از آن پمپ استفاده کرد. در انگلستان ، شرکت ویکرز از آنچه که روش راه آهن مشترک خوانده می شد ، استفاده می کرد ، که در آن یک باتری پمپ ها سوخت را تحت فشار در لوله ای که طول موتور را با منجر به هر سیلندر نگه می داشت ، نگه می داشت. از این خط راه آهن (یا لوله) سوخت ، یک سری از دریچه های تزریق بار سوخت را به هر سیلندر در نقطه مناسب چرخه خود پذیرفتند. روش دیگری از حرکت تند و تیز با دوربین بادامک یا از نوع پیستون استفاده کرد تا سوخت را تحت فشار لحظه ای زیاد به شیر تزریق هر سیلندر در زمان مناسب تحویل دهد.

از بین بردن کمپرسور هوای تزریق گامی در جهت درست بود ، اما مشکل دیگری برای حل وجود داشت: اگزوز موتور حاوی مقدار زیادی دود بود ، حتی در خروجی های خوب در رتبه اسب بخار موتور و حتی اگر آنجا باشد هوای کافی در سیلندر برای سوزاندن بار سوخت بدون ترک یک اگزوز تغییر رنگ که به طور معمول نشان دهنده اضافه بار بود ، بود. مهندسان سرانجام فهمیدند که مشکل این است که هوای تزریق لحظه ای با فشار زیاد که در سیلندر موتور منفجر می شود ، بار سوخت را با کارآمدتر از نازل های سوخت مکانیکی جایگزین می کردند ، با این نتیجه که بدون کمپرسور هوا مجبور به سوخت می شود برای تکمیل فرآیند احتراق ، اتم های اکسیژن را جستجو کنید ، و از آنجا که اکسیژن تنها 20 درصد از هوا را تشکیل می دهد ، هر اتم سوخت در 5 مورد از مواجهه با اتم اکسیژن تنها یک فرصت داشت. نتیجه سوزاندن نادرست سوخت بود.

طراحی معمول یک نازل تزریق سوخت ، سوخت را به صورت اسپری مخروط وارد سیلندر کرد و بخار از نازل تابش می کرد و نه در یک جریان یا جت. برای پخش دقیق تر سوخت بسیار کم می توان انجام داد. اختلاط بهبود یافته باید با انتقال حرکت اضافی به هوا انجام شود ، که معمولاً توسط چرخش های هوای تولید شده توسط القایی یا یک حرکت شعاعی هوا به نام Squish یا هر دو از لبه بیرونی پیستون به سمت مرکز انجام می شود. روشهای مختلفی برای ایجاد این چرخش و خرد کردن استفاده شده است. بهترین نتیجه ظاهراً هنگامی حاصل می شود که چرخش هوا رابطه قطعی با میزان تزریق سوخت داشته باشد. استفاده کارآمد از هوا در سیلندر نیاز به سرعت چرخشی دارد که باعث می شود هوای گرفتار شده به طور مداوم از یک اسپری به مرحله دیگر در طول دوره تزریق حرکت کند ، بدون فرونشست شدید بین چرخه ها.