ثلاث مجموعات من الحجم الأساسي
هناك ثلاث مجموعات من الحجم الأساسي من محركات الديزل على أساس السلطة - SMALL ، المتوسطة ، والكبيرة. المحركات الصغيرة لها قيم إخراج الطاقة التي تقل عن 16 كيلووات. هذا هو نوع محرك الديزل الأكثر شيوعا. تُستخدم هذه المحركات في السيارات والشاحنات الخفيفة وتطبيقات بعض التطبيقات الزراعية والبناء وكأجهزة الطاقة الكهربائية الثابتة الصغيرة (مثل تلك الموجودة على حرفة المتعة) وكحركات ميكانيكية. عادة ما تكون حقنًا مباشرًا ، أو محركات في الخط ، أربع أو ستة أسطوانات. العديد من الشحن التوربيني مع لاعبي اللاعبين.

المحركات المتوسطة لديها قدرات الطاقة التي تتراوح من 188 إلى 750 كيلووات ، أو 252 إلى 1006 حصان. يتم استخدام غالبية هذه المحركات في الشاحنات الشاقة. وعادة ما تكون الحقن المباشر ، في الخط ، محركات توربينية ستة أسطوانات وذات برودة بعد. تنتمي بعض محركات V-8 و V-12 أيضًا إلى هذه المجموعة الحجم.

محركات الديزل الكبيرة لها تصنيفات للطاقة تتجاوز 750 كيلووات. يتم استخدام هذه المحركات الفريدة لتطبيقات محرك الأقراص البحرية والقاطرة والميكانيكية وتوليد الطاقة الكهربائية. في معظم الحالات ، يكونون حقنًا مباشرًا ، وأنظمة شحن توربيني وذات مبرد. قد تعمل بما يصل إلى 500 ثورة في الدقيقة عندما تكون الموثوقية والمتانة حاسمة.

محركات ثنائية السكتة الدماغية وأربعة سكتات
كما ذكرنا سابقًا ، تم تصميم محركات الديزل للعمل إما على الدورة المكونة من 2 أو أربعة من الأشواط. في محرك الدورة المكونة من أربعة أشواط ، توجد صمامات السحب والعادم وفوهة حقن الوقود في رأس الأسطوانة (انظر الشكل). في كثير من الأحيان ، يتم استخدام ترتيبات الصمام المزدوجة - تناول الطعام وصمامين العادم -.
يمكن أن يؤدي استخدام الدورة ثنائية السكتة الدماغية إلى التخلص من الحاجة إلى صمام واحد أو كلاهما في تصميم المحرك. عادة ما يتم توفير الهواء والهواء من خلال الموانئ في بطانة الأسطوانة. يمكن أن يكون العادم إما من خلال الصمامات الموجودة في رأس الأسطوانة أو من خلال المنافذ في بطانة الأسطوانة. يتم تبسيط بناء المحرك عند استخدام تصميم المنفذ بدلاً من واحد يتطلب صمامات العادم.

وقود للديزل
المنتجات البترولية المستخدمة عادة كوقود لمحركات الديزل تتكون من هيدروكربونات ثقيلة ، مع ما لا يقل عن 12 إلى 16 ذروة الكربون لكل جزيء. يتم أخذ هذه التقطير الأثقل من الزيت الخام بعد إزالة الأجزاء الأكثر تقلبًا المستخدمة في البنزين. تتراوح نقاط الغليان من هذه التقطير الأثقل من 177 إلى 343 درجة مئوية (351 إلى 649 درجة فهرنهايت). وبالتالي ، فإن درجة حرارة التبخر أعلى بكثير من تلك الموجودة في البنزين ، والتي تحتوي على عدد أقل من ذرات الكربون لكل جزيء.

يمكن أن تكون المياه والرواسب في الوقود ضارة لتشغيل المحرك ؛ الوقود النظيف ضروري لأنظمة الحقن الفعالة. يمكن التعامل مع الوقود ذو بقايا الكربون العالية بشكل أفضل من خلال محركات الدوران منخفض السرعة. وينطبق الشيء نفسه على أولئك الذين يعانون من ارتفاع محتوى الرماد والكبريت. يتم تحديد رقم السيتان ، الذي يحدد جودة اشتعال الوقود ، باستخدام ASTM D613 "طريقة الاختبار القياسية لعدد سيتان من زيت وقود الديزل".

تطوير محركات الديزل
العمل المبكر
قام رودولف ديزل ، مهندس ألماني ، بتصور فكرة المحرك الذي يحمل اسمه الآن بعد أن سعى إلى زيادة كفاءة محرك أوتو (أول محرك دورة من أربعة أشواط ، تم بناؤه من قبل المهندس الألماني في القرن التاسع عشر نيكولاس أوتو). أدركت ديزل أنه يمكن القضاء على عملية الإشعال الكهربائي لمحرك البنزين إذا ، أثناء السكتة الدماغية من جهاز أسطوانة المكبس ، يمكن للضغط تسخين الهواء إلى درجة حرارة أعلى من درجة حرارة القيم التلقائي لوقود معين. اقترح الديزل مثل هذه الدورة في براءات الاختراع في عامي 1892 و 1893.
في الأصل ، تم اقتراح إما الفحم المسحوق أو البترول السائل كوقود. رأى الديزل الفحم المسحوق ، وهو منتج ثانوي من مناجم الفحم SAAR ، كوقود متاح بسهولة. تم استخدام الهواء المضغوط لإدخال غبار الفحم في أسطوانة المحرك ؛ ومع ذلك ، كان التحكم في معدل حقن الفحم أمرًا صعبًا ، وبعد تدمير المحرك التجريبي بسبب انفجار ، تحول الديزل إلى البترول السائل. واصل إدخال الوقود في المحرك مع الهواء المضغوط.
تم تثبيت أول محرك تجاري مبني على براءات اختراع الديزل في سانت لويس ، مو. في الولايات المتحدة وكندا. تم تشغيل المحرك بنجاح لسنوات وكان رائدًا في محرك Busch-Sulzer الذي دفع العديد من الغواصات في البحرية الأمريكية في الحرب العالمية الأولى. في جروتون ، كون.

أصبح محرك الديزل هو محطة الطاقة الأساسية للغواصات خلال الحرب العالمية الأولى. تم تخزين وقود الديزل ، أقل تقلبًا من البنزين ، بأمان أكثر وتخزينه.
في نهاية الحرب ، كان العديد من الرجال الذين يديرون الديزل يبحثون عن وظائف في وقت السلم. بدأ المصنعون في تكييف الديزل من أجل اقتصاد وقت السلم. كان أحد التعديلات هو تطوير ما يسمى بالشم نصف النهائي الذي يعمل على دورة ثنائية الأشواط عند ضغط ضغط أقل واستفاد من لمبة أو أنبوب ساخن لإشعال شحنة الوقود. أسفرت هذه التغييرات عن محرك أقل تكلفة للبناء والصيانة.

تقنية حقن الوقود
كانت ميزة واحدة مرفوض للديزل الكامل ضرورة ضاغط الهواء عالي الضغط. لم تكن الطاقة اللازمة لدفع ضاغط الهواء فحسب ، بل حدث تأثير التبريد الذي تأخر الاشتعال عندما يكون الهواء المضغوط ، عادةً عند 6.9 ميغاباسال (1000 رطل لكل بوصة مربعة) ، تم توسيعه فجأة إلى الأسطوانة ، والتي كانت بضغط حوالي 3.4 إلى 4 megapascals (493 إلى 580 جنيه لكل بوصة مربعة). كان ديزل يحتاج إلى هواء عالي الضغط لإدخال الفحم المسحوق في الأسطوانة ؛ عندما استبدل البترول السائل الفحم المسحوق كوقود ، يمكن صنع مضخة لتحل محل ضاغط الهواء عالي الضغط.

كان هناك عدد من الطرق التي يمكن من خلالها استخدام المضخة. في إنجلترا ، استخدمت شركة Vickers ما يسمى طريقة السكك الحديدية المشتركة ، حيث حافظت بطارية من المضخات على الوقود تحت الضغط في أنبوب يدير طول المحرك مع يؤدي إلى كل أسطوانة. من خط الجدان (أو الأنابيب) ، اعترفت سلسلة من صمامات الحقن بشحن الوقود لكل أسطوانة في النقطة اليمنى في دورته. طريقة أخرى تستخدم رعشة تديرها CAM ، أو نوع المكبس ، لضخات لتوصيل الوقود تحت ضغط عالي لحظات إلى صمام الحقن لكل أسطوانة في الوقت المناسب.

كان القضاء على ضاغط الهواء الحقن خطوة في الاتجاه الصحيح ، ولكن كانت هناك مشكلة أخرى يجب حلها: يحتوي عادم المحرك على كمية مفرطة من الدخان ، حتى في المخرجات بشكل جيد داخل تصنيف القدرة الحصانية للمحرك وعلى الرغم من وجودها هناك كان الهواء كافيًا في الأسطوانة لحرق شحنة الوقود دون ترك عادم مشوه يشير عادةً إلى الحمل الزائد. أدرك المهندسون أخيرًا أن المشكلة هي أن هواء الحقن عالي الضغط للحظات الذي ينفجر في أسطوانة المحرك قد نشر شحنة الوقود بشكل أكثر كفاءة من فوهات الوقود الميكانيكية البديلة ، مما كان عليه أنه بدون ضاغط الهواء ، كان على الوقود أن يودع الوقود. ابحث في ذرات الأكسجين لإكمال عملية الاحتراق ، وبما أن الأكسجين يشكل 20 في المائة فقط من الهواء ، فإن كل ذرة من الوقود لديها فرصة واحدة فقط في خمسة من ذرة من الأكسجين. وكانت النتيجة حرق الوقود غير لائق.

أدخل التصميم المعتاد لفوهة حقن الوقود الوقود في الأسطوانة في شكل رذاذ مخروط ، مع وجود البخار يشع من الفوهة ، بدلاً من في تيار أو طائرة. لا يمكن فعل سوى القليل جدًا لنشر الوقود بشكل أكثر شمولية. كان لا بد من تحقيق الخلط المحسن عن طريق نقل حركة إضافية إلى الهواء ، وعلى نحو شائع عن طريق دوامات الهواء المنتجة عن الحث أو حركة شعاعية للهواء ، تسمى Squish ، أو كليهما ، من الحافة الخارجية للمكبس باتجاه المركز. تم استخدام طرق مختلفة لإنشاء هذه الدوامة والسكن. يبدو أن أفضل النتائج يتم الحصول عليها عندما تتحمل دوامة الهواء علاقة محددة بمعدل حقن الوقود. يتطلب الاستخدام الفعال للهواء داخل الأسطوانة سرعة الدوران التي تتسبب في انتقال الهواء المحتجز بشكل مستمر من رذاذ إلى آخر خلال فترة الحقن ، دون هبوط شديد بين الدورات.