Drie basisgroepen voor basismaat
Er zijn drie basisgroepen groepen dieselmotoren op basis van stroom - klein, medium en groot. De kleine motoren hebben stroomuitvoerwaarden van minder dan 16 kilowatt. Dit is het meest geproduceerde dieselmotortype. Deze motoren worden gebruikt in auto's, lichte vrachtwagens en sommige landbouw- en constructietoepassingen en als kleine stationaire elektrische krachtgeneratoren (zoals die op pleziervaartuigen) en als mechanische schijven. Ze zijn meestal direct-injectie, in-line, vier- of zescilindermotoren. Velen zijn turbocompressor met after -koelers.

Gemiddelde motoren hebben stroomcapaciteiten variërend van 188 tot 750 kilowatt, of 252 tot 1.006 pk. De meeste van deze motoren worden gebruikt in zware vrachtwagens. Ze zijn meestal direct-injectie, in-line, zes-cilinder turbolader en aftercooled motoren. Sommige V-8- en V-12-motoren behoren ook tot deze groottegroep.

Grote dieselmotoren hebben vermogensbeoordelingen van meer dan 750 kilowatt. Deze unieke motoren worden gebruikt voor mariene, locomotieve en mechanische aandrijftoepassingen en voor het genereren van elektrische kracht. In de meeste gevallen zijn ze direct-injectie-, turbocompressor- en aftercooled systemen. Ze kunnen werken op slechts 500 revoluties per minuut wanneer betrouwbaarheid en duurzaamheid van cruciaal belang zijn.

Tweetakt- en viertakt-motoren
Zoals eerder opgemerkt, zijn dieselmotoren ontworpen om te werken op de twee- of viertaktcyclus. In de typische viertakt-cyclusmotor bevinden de inlaat- en uitlaatkleppen en het brandstofinjectiemondstuk zich in de cilinderkop (zie figuur). Vaak worden dubbele klepregelingen - twee inname en twee uitlaatkleppen - gebruikt.
Het gebruik van de tweetaktcyclus kan de noodzaak voor een of beide kleppen in het motorontwerp elimineren. Het opruimen en inlaatlucht wordt meestal aangeboden via poorten in de cilindervoering. Uitlaat kan zijn door kleppen in de cilinderkop of door poorten in de cilindervoering. Motorconstructie wordt vereenvoudigd bij het gebruik van een poortontwerp in plaats van één die uitlaatkleppen nodig heeft.

Brandstof voor diesels
Aardolieproducten die normaal worden gebruikt als brandstof voor dieselmotoren zijn destillaten die zijn samengesteld uit zware koolwaterstoffen, met ten minste 12 tot 16 koolstofatomen per molecuul. Deze zwaardere destillaten zijn afkomstig van ruwe olie nadat de meer vluchtige delen die in benzine worden gebruikt, zijn verwijderd. De kookpunten van deze zwaardere destillaten variëren van 177 tot 343 ° C (351 tot 649 ° F). Hun verdampingstemperatuur is dus veel hoger dan die van benzine, die minder koolstofatomen per molecuul heeft.

Water en sediment in brandstoffen kunnen schadelijk zijn voor de werking van de motor; Schone brandstof is essentieel voor efficiënte injectiesystemen. Brandstoffen met een hoog koolstofresidu kunnen het beste worden behandeld door motoren met lage snelheid rotatie. Hetzelfde geldt voor mensen met een hoog as- en zwavelgehalte. Het cetaannummer, dat de ontstekingskwaliteit van een brandstof definieert, wordt bepaald met behulp van ASTM D613 "Standaardtestmethode voor het cetaanaantal dieselstuipaneel."

Ontwikkeling van dieselmotoren
Vroeg werk
Rudolf Diesel, een Duitse ingenieur, bedacht het idee voor de motor die nu zijn naam draagt ​​nadat hij een apparaat had gezocht om de efficiëntie van de Otto-motor te vergroten (de eerste viertakt-cyclusmotor, gebouwd door de 19e-eeuwse Duitse ingenieur Nikolaus Otto). Diesel realiseerde zich dat het elektrische ontstekingsproces van de benzinemotor kon worden geëlimineerd als, tijdens de compressieslag van een zuigercilinderapparaat, compressie lucht zou kunnen verwarmen tot een temperatuur hoger dan de auto-uithalstemperatuur van een gegeven brandstof. Diesel stelde een dergelijke cyclus voor in zijn patenten van 1892 en 1893.
Oorspronkelijk werd kolen in poedervorm of vloeibare aardolie voorgesteld als brandstof. Diesel zag poedervormige kolen, een bijproduct van de SAAR-kolenmijnen, als een gemakkelijk beschikbare brandstof. Gecomprimeerde lucht moest worden gebruikt om kolenstof in de motorcilinder te introduceren; Het beheersen van de snelheid van koleninjectie was echter moeilijk en nadat de experimentele motor werd vernietigd door een explosie, veranderde diesel in vloeibare aardolie. Hij bleef de brandstof in de motor introduceren met gecomprimeerde lucht.
De eerste commerciële motor gebouwd op Diesel's Patents werd geïnstalleerd in St. Louis, Mo., door Adolphus Busch, een brouwer die er een had zien tentoonstellen bij een expositie in München en een licentie van Diesel had gekocht voor de productie en verkoop van de motor in de Verenigde Staten en Canada. De motor werkte jarenlang met succes en was de voorloper van de Busch-Sulzer-motor die vele onderzeeërs van de Amerikaanse marine in de Eerste Wereldoorlog uitvoerde. In Groton, Conn.

De dieselmotor werd de primaire energiecentrale voor onderzeeërs tijdens de Eerste Wereldoorlog. Het was niet alleen economisch in het gebruik van brandstof, maar bleek ook betrouwbaar onder oorlogstijd. Dieselbrandstof, minder vluchtig dan benzine, werd veiliger bewaard en behandeld.
Aan het einde van de oorlog waren veel mannen die diesels hadden geëxploiteerd op zoek naar vredestijdbanen. Fabrikanten begonnen diesels aan te passen voor de vredestijd -economie. Een aanpassing was de ontwikkeling van de zogenaamde semidiesel die op een tweetaktcyclus werkte bij een lagere compressiedruk en gebruikte van een hete lamp of buis om de brandstoflading te ontsteken. Deze veranderingen resulteerden in een motor die goedkoper is om te bouwen en te onderhouden.

Brandstofinjectietechnologie
Een aanstootgevend kenmerk van de volledige diesel was de noodzaak van een hoge druk, injectieluchtcompressor. Niet alleen was energie nodig om de luchtcompressor aan te drijven, maar een koeleffect dat vertraagde ontsteking plaatsvond wanneer de perslucht, meestal bij 6,9 megapascals (1.000 pond per vierkante inch), plotseling in de cilinder werd uitgebreid, die onder een druk van ongeveer 3,4 was tot 4 megapascals (493 tot 580 pond per vierkante inch). Diesel had hogedruklucht nodig om kolen in poedervorm in de cilinder te introduceren; Wanneer vloeibare aardolie kolen in poedervorm als brandstof verving, kon een pomp worden gemaakt om de plaats in te nemen van de hogedrukluchtcompressor.

Er waren een aantal manieren waarop een pomp kon worden gebruikt. In Engeland gebruikte het Vickers-bedrijf wat de Common-Rail-methode werd genoemd, waarbij een batterij pompen de brandstof onder druk hield in een pijp die de lengte van de motor met kabels naar elke cilinder liep. Uit deze rail (of pijp) brandstoftoevoerlijn liet een reeks injectiekleppen de brandstoflading toe aan elke cilinder op het juiste punt in zijn cyclus. Een andere methode gebruikte CAM-bediende eikel, of plunjertype, pompen om brandstof te leveren onder een tijdelijk hoge druk op de injectieklep van elke cilinder op het juiste moment.

De eliminatie van de injectieluchtcompressor was een stap in de goede richting, maar er was nog een ander probleem dat moest worden opgelost: de motoruitlaat bevatte een overmatige hoeveelheid rook, zelfs bij uitgangen ruim binnen de pk -rating van de motor en hoewel daar Was voldoende lucht in de cilinder om de brandstoflading te verbranden zonder een verkleurde uitlaat achter te laten die normaal gesproken overbelasting aangaf. Ingenieurs realiseerden zich uiteindelijk dat het probleem was dat de tijdelijk hogedrukinjectie-lucht die in de motorcilinder explodeerde, de brandstoflading efficiënter had verspreid dan de vervangende mechanische brandstofmondjes konden doen, met als gevolg dat zonder de luchtcompressor de brandstof moest Zoek de zuurstofatomen uit om het verbrandingsproces te voltooien, en omdat zuurstof slechts 20 procent van de lucht uitmaakt, had elk brandstofatoom slechts één kans in vijf van een atoom van zuurstof. Het resultaat was onjuist verbranden van de brandstof.

Het gebruikelijke ontwerp van een spuitmond van een brandstofinjectie introduceerde de brandstof in de cilinder in de vorm van een kegelspray, waarbij de damp uit het mondstuk straalde, in plaats van in een stroom of straal. Er kon heel weinig worden gedaan om de brandstof grondiger te verspreiden. Verbeterde menging moest worden bereikt door extra beweging aan de lucht te geven, meestal door inductie-geproduceerde luchtwervelingen of een radiale beweging van de lucht, squish genoemd, of beide, van de buitenrand van de zuiger naar het midden. Verschillende methoden zijn gebruikt om deze werveling en squish te creëren. De beste resultaten worden blijkbaar verkregen wanneer de luchtwerveling een duidelijke relatie heeft met de brandstofinjectiesnelheid. Een efficiënt gebruik van de lucht in de cilinder vereist een rotatiesnelheid die ervoor zorgt dat de ingesloten lucht continu van de ene spray naar de volgende tijdens de injectieperiode verplaatst, zonder extreme verzakking tussen cycli.