Тры асноўныя памерныя групы
Існуюць тры асноўныя групы памераў дызельных рухавікоў у залежнасці ад магутнасці — малыя, сярэднія і вялікія.Малыя рухавікі маюць магутнасць менш за 16 кілават.Гэта самы распаўсюджаны тып дызельнага рухавіка.Гэтыя рухавікі выкарыстоўваюцца ў аўтамабілях, лёгкіх грузавіках і ў некаторых відах сельскай гаспадаркі і будаўніцтва, а таксама ў якасці невялікіх стацыянарных генератараў электраэнергіі (напрыклад, на прагулачных судах) і ў якасці механічных прывадаў.Як правіла, гэта чатырох- або шасціцыліндравыя рухавікі з прамым упырскам.Многія з іх маюць турбонаддув з дадатковым ахаладжальнікам.

Сярэднія рухавікі маюць магутнасць ад 188 да 750 кілават, або ад 252 да 1006 конскіх сіл.Большасць гэтых рухавікоў выкарыстоўваюцца ў цяжкіх грузавіках.Звычайна гэта рухавікі з непасрэдным упырскам, радныя шасціцыліндравыя рухавікі з турбонаддувом і дадатковым астуджэннем.Некаторыя рухавікі V-8 і V-12 таксама належаць да гэтай групы памераў.

Вялікія дызельныя рухавікі маюць магутнасць больш за 750 кілават.Гэтыя унікальныя рухавікі выкарыстоўваюцца для марскіх, лакаматыўных і механічных прывадаў, а таксама для выпрацоўкі электраэнергіі.У большасці выпадкаў гэта сістэмы з непасрэдным упырскам, турбонаддувом і дадатковым астуджэннем.Яны могуць працаваць з хуткасцю да 500 абаротаў у хвіліну, калі надзейнасць і даўгавечнасць маюць вырашальнае значэнне.

Двухтактные і чатырохтактныя рухавікі
Як адзначалася раней, дызельныя рухавікі прызначаныя для працы ў двух- або чатырохтактным цыкле.У тыповым чатырохтактным рухавіку ўпускны і выпускны клапаны і сопла для ўпырску паліва размешчаны ў галоўцы блока цыліндраў (гл. малюнак).Часта выкарыстоўваюцца двайныя клапаны - два ўпускных і два выпускных.
Выкарыстанне двухтактнага цыклу можа пазбавіць ад неабходнасці аднаго або абодвух клапанаў у канструкцыі рухавіка.Прадуўка і ўсмоктванне паветра звычайна забяспечваюцца праз адтуліны ў гільзе цыліндру.Выхлап можа ажыццяўляцца альбо праз клапаны, размешчаныя ў галоўцы блока цыліндраў, альбо праз адтуліны ў гільзе цыліндру.Канструкцыя рухавіка спрашчаецца пры выкарыстанні канструкцыі з портам замест той, якая патрабуе выпускных клапанаў.

Паліва для дызеляў
Нафтапрадукты, якія звычайна выкарыстоўваюцца ў якасці паліва для дызельных рухавікоў, - гэта дыстыляты, якія складаюцца з цяжкіх вуглевадародаў, як мінімум з 12-16 атамамі вугляроду на малекулу.Гэтыя больш цяжкія дыстыляты бяруцца з сырой нафты пасля выдалення больш лятучых частак, якія выкарыстоўваюцца ў бензіне.Тэмпература кіпення гэтых больш цяжкіх дыстылятаў вагаецца ад 177 да 343 °C (351 да 649 °F).Такім чынам, іх тэмпература выпарэння значна вышэй, чым у бензіну, які мае менш атамаў вугляроду на малекулу.

Вада і асадак у паліве могуць быць шкоднымі для працы рухавіка;чыстае паліва неабходна для эфектыўнай сістэмы ўпырску.Паліва з высокім утрыманнем вугляроду лепш за ўсё апрацоўваецца рухавікамі з нізкай хуткасцю кручэння.Тое ж самае тычыцца тых, у якіх высокае ўтрыманне попелу і серы.Цэтанавы лік, які вызначае якасць запальвання паліва, вызначаецца з дапамогай ASTM D613 «Стандартны метад выпрабаванняў цэтанавага ліку дызельнага паліва».

Распрацоўка дызельных рухавікоў
Ранняя праца
Рудольф Дызель, нямецкі інжынер, задумаў рухавік, які цяпер носіць яго імя, пасля таго, як ён шукаў прыладу для павышэння эфектыўнасці рухавіка Ота (першы чатырохтактны рухавік, пабудаваны нямецкім інжынерам 19-га стагоддзя Нікалаус Ота).Дызель зразумеў, што працэс электрычнага ўзгарання бензінавага рухавіка можа быць ліквідаваны, калі падчас такту сціску поршнева-цыліндравага прылады сціск можа нагрэць паветра да тэмпературы, вышэйшай за тэмпературу самазапальвання дадзенага паліва.Дызель прапанаваў такі цыкл у сваіх патэнтах 1892 і 1893 гадоў.
Першапачаткова ў якасці паліва прапаноўваўся альбо парашок вугалю, альбо вадкі нафту.Дызель бачыў парашок вугалю, пабочны прадукт вугальных шахт Саара, у якасці лёгкадаступнага паліва.Сціснутае паветра павінен быў выкарыстоўвацца для ўвядзення вугальнага пылу ў цыліндр рухавіка;аднак кантраляваць хуткасць упырску вугалю было складана, і пасля таго, як эксперыментальны рухавік быў разбураны выбухам, Дызель перайшоў на вадкі нафту.Ён працягваў уводзіць паліва ў рухавік са сціснутым паветрам.
Першы камерцыйны рухавік, створаны на аснове патэнтаў Diesel, быў усталяваны ў Сэнт-Луісе, штат Місуры, піваварам Адольфам Бушам, які бачыў адзін на выставе ў Мюнхене і набыў у Diesel ліцэнзію на вытворчасць і продаж рухавіка. у ЗША і Канадзе.Рухавік паспяхова працаваў на працягу многіх гадоў і быў папярэднікам рухавіка Буша-Зульцэра, які аснашчаў многія падводныя лодкі ВМС ЗША ў Першую сусветную вайну. Іншым дызельным рухавіком, які выкарыстоўваўся для той жа мэты, быў Nelseco, пабудаваны New London Ship and Engine Company у Гротане, штат Канэкіт.

Дызель стаў асноўнай энергетычнай устаноўкай для падводных лодак падчас Першай сусветнай вайны. Ён быў не толькі эканамічным у выкарыстанні паліва, але і зарэкамендаваў сябе надзейна ва ўмовах ваеннага часу.Дызельнае паліва, менш лятучае, чым бензін, больш бяспечна захоўвалася і абыходзілася з ім.
У канцы вайны многія мужчыны, якія кіравалі дызелямі, шукалі працу ў мірны час.Вытворцы пачалі адаптаваць дызелі для эканомікі мірнага часу.Адной з мадыфікацый была распрацоўка так званага паўдызеля, які працаваў па двухтактным цыкле пры больш нізкім ціску сціску і выкарыстоўваў гарачую лямпачку або трубку для запальвання паліўнага зарада.Гэтыя змены прывялі да таго, што рухавік стаў менш дарагім у зборцы і абслугоўванні.

Тэхналогія ўпырску паліва
Адной непрыемнай асаблівасцю поўнага дызеля была неабходнасць паветранага кампрэсара высокага ціску з упырскам.Для працы паветранага кампрэсара патрабавалася не толькі энергія, але і астуджальны эфект, які затрымліваў узгаранне, калі сціснутае паветра, звычайна ў 6,9 мегапаскаляў (1000 фунтаў на квадратны цаля), раптоўна пашыралася ў цыліндры, які знаходзіўся пад ціскам каля 3,4 да 4 мегапаскалей (ад 493 да 580 фунтаў на квадратны цаля).Дызель меў патрэбу ў паветры пад высокім ціскам, каб увесці парашок вугалю ў цыліндр;калі вадкая нафта замяніла парашок вугалю ў якасці паліва, замест паветранага кампрэсара высокага ціску можна было зрабіць помпа.

Існавала некалькі спосабаў выкарыстання помпы.У Англіі кампанія Vickers выкарыстала так званы метад Common Rail, пры якім батарэя помпаў падтрымлівала ціск паліва ў трубе, якая праходзіць па ўсёй даўжыні рухавіка з падводамі да кожнага цыліндру.З гэтай рэйкі (або трубы) лініі падачы паліва серыя ін'екцыйных клапанаў падпускала паліва ў кожны цыліндр у патрэбны момант яго цыклу.Іншы метад выкарыстоўваў поршневыя або поршневыя помпы для падачы паліва пад імгненна высокім ціскам да клапана ўпырску кожнага цыліндру ў патрэбны час.

Ліквідацыя паветранага кампрэсара для ўпырску была крокам у правільным кірунку, але была яшчэ адна праблема, якую трэба было вырашыць: выхлап рухавіка ўтрымліваў празмерную колькасць дыму, нават пры магутнасці, якая знаходзіцца ў межах магутнасці рухавіка, і нават пры тым, што там было дастаткова паветра ў цыліндры, каб спаліць зарад паліва, не пакідаючы абескаляроўвання выхлапу, які звычайна паказваў на перагрузку.Інжынеры нарэшце зразумелі, што праблема ў тым, што імгненнае ўпырскванне паветра пад высокім ціскам, якое выбухнула ў цыліндр рухавіка, рассейвала паліўны зарад больш эфектыўна, чым маглі гэта зрабіць заменныя механічныя паліўныя фарсункі, у выніку чаго без паветранага кампрэсара паліва павінна было шукаць атамы кіслароду, каб завяршыць працэс гарэння, і, паколькі кісларод складае толькі 20 працэнтаў паветра, кожны атам паліва меў толькі адзін шанец з пяці сустрэць атам кіслароду.У выніку адбылося няправільнае спальванне паліва.

Звычайная канструкцыя фарсункі для ўпырску паліва прадугледжвала ўвядзенне паліва ў цыліндр у форме конусу, прычым пара выпраменьвалася з сопла, а не ў выглядзе патоку або бруі.Вельмі мала што можна было зрабіць, каб больш старанна дыфузаваць паліва.Палепшанае змешванне павінна быць дасягнута шляхам надання дадатковых рухаў паветру, часцей за ўсё за кошт індукцыйнай завіхрэнні паветра або радыяльнага руху паветра, званага хлюпаннем, або абодвух, ад вонкавага краю поршня да цэнтра.Розныя метады былі выкарыстаны, каб стварыць гэты вір і хлюпаць.Відавочна, што найлепшыя вынікі дасягаюцца, калі завіхрэнне паветра мае пэўную сувязь з хуткасцю ўпырску паліва.Эфектыўнае выкарыстанне паветра ўнутры цыліндру патрабуе такой хуткасці кручэння, якая прымушае захопленае паветра бесперапынна перамяшчацца ад аднаго распылення да наступнага на працягу перыяду ўпырску, без экстрэмальнага прасядання паміж цыкламі.