Három alapvető méretcsoport
A dízelmotoroknak három alapvető méretcsoportja van a teljesítmény alapján – kicsi, közepes és nagy.A kis motorok teljesítménye kevesebb, mint 16 kilowatt.Ez a leggyakrabban gyártott dízelmotor típus.Ezeket a motorokat gépjárművekben, könnyű teherautókban, valamint egyes mezőgazdasági és építőipari alkalmazásokban, valamint kis helyhez kötött elektromos áramfejlesztőként (például kedvtelési célú hajókon) és mechanikus hajtásként használják.Ezek jellemzően közvetlen befecskendezéses, soros, négy- vagy hathengeres motorok.Sokan utóhűtővel vannak felturbózva.

A közepes motorok teljesítménye 188-750 kilowatt vagy 252-1006 lóerő között van.E motorok többségét nehéz tehergépjárművekben használják.Általában közvetlen befecskendezéses, soros, hathengeres turbófeltöltős és utóhűtéses motorok.Néhány V-8 és V-12 motor is ebbe a méretcsoportba tartozik.

A nagy dízelmotorok teljesítménye meghaladja a 750 kilowatttot.Ezeket az egyedülálló motorokat tengeri, mozdonyos és mechanikus hajtási alkalmazásokhoz, valamint elektromos energia előállításához használják.A legtöbb esetben közvetlen befecskendezéses, turbófeltöltős és utóhűtéses rendszerekről van szó.Akár 500 percenkénti fordulatszámmal is működhetnek, amikor a megbízhatóság és a tartósság kritikus fontosságú.

Kétütemű és négyütemű motorok
Mint korábban említettük, a dízelmotorokat két- vagy négyütemű ciklusra tervezték.A tipikus négyütemű motorban a szívó- és kipufogószelepek, valamint az üzemanyag-befecskendező fúvóka a hengerfejben található (lásd az ábrát).Gyakran kettős szelepelrendezést – két szívó- és két kipufogószelepet – alkalmaznak.
A kétütemű ciklus használata megszüntetheti az egyik vagy mindkét szelep szükségességét a motor kialakításában.Az átöblítő és a beszívott levegő általában a hengerbélés nyílásain keresztül történik.A kipufogógáz történhet a hengerfejben elhelyezett szelepeken vagy a hengerbélés nyílásain keresztül.A motor felépítése leegyszerűsödik, ha a kipufogószelepeket igénylő helyett nyílást használnak.

Üzemanyag dízelekhez
A dízelmotorok üzemanyagaként általában használt kőolajtermékek nehéz szénhidrogénekből álló desztillátumok, amelyek molekulánként legalább 12-16 szénatomot tartalmaznak.Ezeket a nehezebb desztillátumokat a kőolajból veszik ki, miután eltávolították a benzinben használt illékonyabb részeket.Ezeknek a nehezebb desztillátumoknak a forráspontja 177 és 343 °C (351–649 °F) között van.Így párolgási hőmérsékletük sokkal magasabb, mint a benziné, amelynek molekulánként kevesebb a szénatomja.

Az üzemanyagokban lévő víz és üledék károsíthatja a motor működését;a tiszta üzemanyag elengedhetetlen a hatékony befecskendező rendszerekhez.A magas szén-dioxid-tartalmú üzemanyagokat alacsony fordulatszámú motorokkal lehet a legjobban kezelni.Ugyanez vonatkozik a magas hamu- és kéntartalmúakra is.Az üzemanyag gyulladási minőségét meghatározó cetánszámot az ASTM D613 „A dízelfűtőolaj cetánszámára vonatkozó szabványos vizsgálati módszer” szerint határozzák meg.

Dízelmotorok fejlesztése
Korai munka
Rudolf Diesel német mérnök fogalmazta meg a ma nevét viselő motor ötletét, miután olyan eszközt keresett, amellyel növelhető az Otto-motor (az első négyütemű motor, amelyet a 19. századi német mérnök épített) Nikolaus Otto).Diesel rájött, hogy a benzinmotor elektromos gyújtási folyamata kiküszöbölhető, ha egy dugattyús-hengeres berendezés kompressziós üteme során a kompresszió hatására a levegő az adott üzemanyag öngyulladási hőmérsékleténél magasabb hőmérsékletre hevíthető.Diesel az 1892-es és 1893-as szabadalmában egy ilyen ciklust javasolt.
Eredetileg szénpor vagy folyékony kőolajat javasoltak tüzelőanyagnak.A dízel a saar-i szénbányák melléktermékét, a porszénét látta, mint könnyen elérhető üzemanyagot.Sűrített levegővel kellett szénport juttatni a motor hengerébe;azonban nehéz volt szabályozni a szén befecskendezésének sebességét, és miután a kísérleti motor egy robbanás következtében tönkrement, a Diesel folyékony petróleummá vált.Sűrített levegővel folytatta az üzemanyag bejuttatását a motorba.
Az első Diesel szabadalmakra épített kereskedelmi motort Adolphus Busch sörfőző építette be St. Louis-ban, Mo.-ban, aki egy müncheni kiállításon látott egyet, és licencet vásárolt a Dieseltől a motor gyártására és értékesítésére. az Egyesült Államokban és Kanadában.A motor évekig sikeresen működött, és előfutára volt a Busch-Sulzer motornak, amely az első világháborúban az Egyesült Államok haditengerészetének számos tengeralattjáróját hajtotta. Egy másik, ugyanerre a célra használt dízelmotor volt a Nelseco, amelyet a New London Ship and Engine Company épített. Grotonban, Conn.

A dízelmotor az első világháború alatt a tengeralattjárók elsődleges erőműve lett. Nemcsak az üzemanyag-felhasználásban volt gazdaságos, hanem a háborús körülmények között is megbízhatónak bizonyult.A benzinnél kevésbé illékony dízel üzemanyagot biztonságosabban tárolták és kezelték.
A háború végén sok dízelmotoros férfi keresett békeidőben állást.A gyártók megkezdték a dízelmotorok átalakítását a békeidőszakhoz.Az egyik módosítás az úgynevezett féldízel kifejlesztése volt, amely kétütemű ciklusban, alacsonyabb kompressziós nyomáson működött, és forró izzót vagy csövet használt az üzemanyagtöltet begyújtására.Ezek a változtatások azt eredményezték, hogy a motor építése és karbantartása olcsóbb lett.

Üzemanyag-befecskendezési technológia
A teljes dízel egyik kifogásolható tulajdonsága a nagynyomású, befecskendező levegőkompresszor szükségessége volt.Nem csak energiára volt szükség a légkompresszor meghajtásához, hanem egy olyan hűtőhatás is, amely késleltette a gyulladást, amikor a sűrített levegő, jellemzően 6,9 megapascal (1000 font/négyzethüvelyk) hirtelen kitágult a hengerbe, amelynek nyomása körülbelül 3,4 volt. 4 megapascalra (493-580 font per négyzethüvelyk).A dízelnek nagynyomású levegőre volt szüksége, amellyel porított szenet juttathatott a hengerbe;amikor folyékony kőolaj váltotta fel a szénpor tüzelőanyagot, a nagynyomású légkompresszor helyére szivattyút lehetett készíteni.

A szivattyú használatának számos módja volt.Angliában a Vickers Company az úgynevezett közös nyomócsöves módszert alkalmazta, amelyben egy szivattyútelep nyomás alatt tartotta az üzemanyagot a motor hosszában futó csőben, minden hengerhez vezetékekkel.Ebből a sín (vagy cső) üzemanyag-ellátó vezetékből egy sor befecskendező szelep engedte be az üzemanyagtöltetet minden hengerbe a ciklus megfelelő pontján.Egy másik módszer a bütykös működtetésű rángatózós vagy dugattyús szivattyúkat alkalmazta, hogy pillanatnyilag nagy nyomás alatt szállítsák az üzemanyagot az egyes hengerek befecskendező szelepéhez a megfelelő időben.

A befecskendezős légkompresszor kiiktatása jó irányba tett lépés volt, de volt még egy megoldandó probléma: a motor kipufogógáza túl sok füstöt tartalmazott, még a motor lóerős teljesítményén belüli teljesítményeken is elegendő levegő volt a hengerben ahhoz, hogy elégesse az üzemanyagtöltetet anélkül, hogy elszíneződött kipufogógáz maradna, ami általában túlterhelést jelez.A mérnökök végül rájöttek, hogy a probléma az volt, hogy a pillanatnyilag nagy nyomású befecskendező levegő a motor hengerébe berobbanva hatékonyabban diffundálta az üzemanyagtöltetet, mint a helyettesítő mechanikus tüzelőanyag-fúvókák, aminek következtében a légkompresszor nélkül az üzemanyagnak kellett kutassa fel az oxigénatomokat, hogy befejezze az égési folyamatot, és mivel az oxigén csak a levegő 20 százalékát teszi ki, minden ötödik tüzelőanyag-atomnak csak egy esélye volt egy oxigénatommal találkozni.Az eredmény az üzemanyag nem megfelelő égése volt.

Az üzemanyag-befecskendező fúvókák szokásos kialakítása során az üzemanyagot kúpos permet formájában juttatták be a hengerbe, és a gőz a fúvókából sugárzott ki, nem pedig sugárban vagy sugárban.Nagyon keveset lehetne tenni az üzemanyag alaposabb diffundálása érdekében.A jobb keverést úgy kellett elérni, hogy további mozgást adnak a levegőnek, leggyakrabban indukciós légörvényekkel vagy a levegő sugárirányú mozgásával, úgynevezett squish-vel, vagy mindkettővel a dugattyú külső szélétől a közepe felé.Különféle módszereket alkalmaztak ennek az örvénynek és squishnek a létrehozására.A legjobb eredmények láthatóan akkor érhetők el, ha a levegő örvénye határozott kapcsolatban van az üzemanyag-befecskendezési sebességgel.A hengeren belüli levegő hatékony felhasználásához olyan forgási sebességre van szükség, amely miatt a bezárt levegő a befecskendezési periódus alatt folyamatosan mozog egyik permetről a másikra anélkül, hogy a ciklusok között szélsőségesen süllyedne.