Tres grupos de tamaño básico
Hai tres grupos de tamaño básico de motores diésel baseados na potencia: pequeno, mediano e grande.Os pequenos motores teñen valores de potencia de saída inferiores a 16 quilovatios.Este é o tipo de motor diésel máis comúnmente producido.Estes motores utilízanse en automóbiles, camións lixeiros e algunhas aplicacións agrícolas e de construción e como pequenos xeradores de enerxía eléctrica estacionarios (como os de embarcacións de recreo) e como accionamentos mecánicos.Normalmente son motores de inxección directa, en liña, de catro ou seis cilindros.Moitos son turboalimentados con posrefrigeradores.

Os motores medios teñen capacidades de potencia que oscilan entre 188 e 750 quilovatios, ou entre 252 e 1.006 cabalos.A maioría destes motores utilízanse en camións pesados.Adoitan ser motores de inxección directa, en liña, de seis cilindros con turbocompresor e con refrixeración posterior.Algúns motores V-8 e V-12 tamén pertencen a este grupo de tamaño.

Os grandes motores diésel teñen unha potencia nominal superior a 750 quilovatios.Estes motores únicos utilízanse para aplicacións mariñas, locomotoras e mecánicas e para a xeración de enerxía eléctrica.Na maioría dos casos son sistemas de inxección directa, turboalimentados e posrefrigeración.Poden funcionar a unha velocidade de tan só 500 revolucións por minuto cando a fiabilidade e a durabilidade son fundamentais.

Motores de dous tempos e catro tempos
Como se indicou anteriormente, os motores diésel están deseñados para funcionar en ciclos de dous ou catro tempos.No típico motor de catro tempos, as válvulas de admisión e escape e a boquilla de inxección de combustible están situadas na culata (ver figura).Moitas veces, empréganse disposicións de dobre válvula: dúas de admisión e dúas de escape.
O uso do ciclo de dous tempos pode eliminar a necesidade dunha ou ambas válvulas no deseño do motor.O aire de aspiración e de admisión adoita proporcionarse a través dos portos da camisa do cilindro.O escape pode ser a través de válvulas situadas na culata ou a través de portos na camisa do cilindro.A construción do motor simplifícase cando se usa un deseño de porto en lugar dun que requira válvulas de escape.

Combustible para diésel
Os produtos petrolíferos que se usan normalmente como combustible para motores diésel son destilados compostos por hidrocarburos pesados, con polo menos 12 a 16 átomos de carbono por molécula.Estes destilados máis pesados ​​tómanse do petróleo cru despois de que se eliminen as partes máis volátiles utilizadas na gasolina.Os puntos de ebulición destes destilados máis pesados ​​varían de 177 a 343 °C (351 a 649 °F).Así, a súa temperatura de evaporación é moito maior que a da gasolina, que ten menos átomos de carbono por molécula.

A auga e os sedimentos dos combustibles poden ser prexudiciais para o funcionamento do motor;O combustible limpo é esencial para sistemas de inxección eficientes.Os combustibles cun alto residuo de carbono pódense manexar mellor con motores de rotación a baixa velocidade.O mesmo aplícase a aqueles con alto contido de cinzas e xofre.O número de cetano, que define a calidade de ignición dun combustible, determínase mediante a ASTM D613 "Método de proba estándar para o número de cetano do fuel diesel".

Desenvolvemento de motores diésel
Traballo temprano
Rudolf Diesel, un enxeñeiro alemán, concibiu a idea do motor que agora leva o seu nome despois de que buscara un dispositivo para aumentar a eficiencia do motor Otto (o primeiro motor de catro tempos, construído polo enxeñeiro alemán do século XIX). Nikolaus Otto).Diesel deuse conta de que o proceso de ignición eléctrica do motor de gasolina podería eliminarse se, durante a carreira de compresión dun dispositivo de pistón-cilindro, a compresión puidese quentar o aire a unha temperatura superior á temperatura de autoignición dun determinado combustible.Diesel propuxo tal ciclo nas súas patentes de 1892 e 1893.
Orixinalmente propúxose carbón en po ou petróleo líquido como combustible.O diésel viu o carbón en po, un subproduto das minas de carbón do Sarre, como combustible facilmente dispoñible.O aire comprimido debía utilizarse para introducir po de carbón no cilindro do motor;con todo, controlar a taxa de inxección de carbón era difícil e, despois de que o motor experimental fose destruído por unha explosión, o Diesel converteuse en petróleo líquido.Continuou introducindo o combustible no motor con aire comprimido.
O primeiro motor comercial construído coas patentes de Diesel foi instalado en St. Louis, Missouri, por Adolphus Busch, un cervexeiro que vira un exposto nunha exposición en Múnic e comprara a Diesel unha licenza para a fabricación e venda do motor. nos Estados Unidos e Canadá.O motor funcionou con éxito durante anos e foi o precursor do motor Busch-Sulzer que impulsou moitos submarinos da Mariña dos Estados Unidos na Primeira Guerra Mundial. Outro motor diésel utilizado para o mesmo propósito foi o Nelseco, construído pola New London Ship and Engine Company. en Groton, Connecticut

O motor diésel converteuse na principal central de enerxía dos submarinos durante a Primeira Guerra Mundial. Non só foi económico no uso de combustible, senón que tamén resultou fiable en condicións de guerra.O gasóleo, menos volátil que a gasolina, almacenábase e manexábase de forma máis segura.
Ao final da guerra moitos homes que operaran con diésel buscaban traballos en tempo de paz.Os fabricantes comezaron a adaptar os diésel para a economía en tempo de paz.Unha modificación foi o desenvolvemento do chamado semidiésel que funcionaba nun ciclo de dous tempos a unha presión de compresión máis baixa e facía uso dunha lámpada ou tubo quente para acender a carga de combustible.Estes cambios resultaron nun motor menos caro de construír e manter.

Tecnoloxía de inxección de combustible
Unha característica censurable do diésel completo era a necesidade dun compresor de aire de inxección de alta presión.Non só se requiriu enerxía para impulsar o compresor de aire, senón que un efecto de refrixeración que retardou a ignición produciuse cando o aire comprimido, normalmente a 6,9 megapascais (1.000 libras por polgada cadrada), se expandía de súpeto no cilindro, que estaba a unha presión duns 3,4. a 4 megapascais (493 a 580 libras por polgada cadrada).O diésel necesitara aire a alta presión co que introducir carbón en po no cilindro;cando o petróleo líquido substituíu o carbón en po como combustible, podíase facer unha bomba para substituír o compresor de aire de alta presión.

Había varias formas de usar unha bomba.En Inglaterra, a Compañía Vickers utilizaba o que se chamaba o método common-rail, no que unha batería de bombas mantiña o combustible a presión nun tubo que percorría o longo do motor con cables a cada cilindro.Desde esta liña de abastecemento de combustible ferroviario (ou tubo), unha serie de válvulas de inxección admitían a carga de combustible a cada cilindro no punto correcto do seu ciclo.Outro método empregaba bombas de tirón operadas por leva, ou tipo émbolo, para entregar combustible a unha presión momentáneamente alta á válvula de inxección de cada cilindro no momento adecuado.

A eliminación do compresor de aire de inxección foi un paso na dirección correcta, pero aínda quedaba outro problema por resolver: o escape do motor contiña unha cantidade excesiva de fume, mesmo con potencias moi dentro da potencia nominal do motor e aínda que non había suficiente aire no cilindro para queimar a carga de combustible sen deixar un escape descolorido que normalmente indicaba sobrecarga.Finalmente, os enxeñeiros decatáronse de que o problema era que o aire de inxección de alta presión que explotou momentáneamente no cilindro do motor difundira a carga de combustible dun xeito máis eficiente do que podían facer as boquillas de combustible mecánicas substitutivas, co resultado de que sen o compresor de aire o combustible tiña que facer. busca os átomos de osíxeno para completar o proceso de combustión e, dado que o osíxeno só representa o 20 por cento do aire, cada átomo de combustible tiña só unha oportunidade de cada cinco de atoparse cun átomo de osíxeno.O resultado foi a queima inadecuada do combustible.

O deseño habitual dunha boquilla de inxección de combustible introducía o combustible no cilindro en forma de pulverización cónica, co vapor que irradiaba dende a boquilla, en lugar de nunha corrente ou chorro.Pouco se podía facer para difundir o combustible máis a fondo.A mestura mellorada tiña que conseguirse impartindo movemento adicional ao aire, máis comúnmente por remolinos de aire producidos por indución ou un movemento radial do aire, chamado esmagar, ou ambos, desde o bordo exterior do pistón cara ao centro.Empregáronse varios métodos para crear este remolino e esmagar.Aparentemente, os mellores resultados obtéñense cando o remolino de aire ten unha relación definida coa taxa de inxección de combustible.A utilización eficiente do aire dentro do cilindro esixe unha velocidade de rotación que faga que o aire atrapado se mova continuamente dunha pulverización a outra durante o período de inxección, sen que se produza un afundimento extremo entre ciclos.