Tiga kelompok ukuran dasar
Ada tiga kelompok ukuran dasar mesin diesel berdasarkan tenaga - kecil, sedang, dan besar. Mesin kecil memiliki nilai output daya kurang dari 16 kilowatt. Ini adalah jenis mesin diesel yang paling umum diproduksi. Mesin ini digunakan dalam mobil, truk ringan, dan beberapa aplikasi pertanian dan konstruksi dan sebagai generator tenaga listrik stasioner kecil (seperti yang ada di atas kerajinan kesenangan) dan sebagai dorongan mekanis. Mereka biasanya adalah mesin injeksi langsung, in-line, empat atau enam silinder. Banyak yang turbocharged dengan aftercoolers.

Mesin menengah memiliki kapasitas listrik mulai dari 188 hingga 750 kilowatt, atau 252 hingga 1.006 tenaga kuda. Mayoritas mesin ini digunakan dalam truk tugas berat. Mereka biasanya injeksi langsung, in-line, enam silinder turbocharged dan aftercooled engine. Beberapa mesin V-8 dan V-12 juga termasuk dalam kelompok ukuran ini.

Mesin diesel besar memiliki peringkat daya lebih dari 750 kilowatt. Mesin unik ini digunakan untuk aplikasi penggerak laut, lokomotif, dan mekanis dan untuk pembangkit listrik. Dalam kebanyakan kasus mereka adalah injeksi langsung, sistem turbocharged dan setelah didinginkan. Mereka dapat beroperasi dengan rendah 500 revolusi per menit ketika keandalan dan daya tahan sangat penting.

Mesin dua langkah dan empat langkah
Seperti disebutkan sebelumnya, mesin diesel dirancang untuk beroperasi pada siklus dua atau empat tak. Dalam mesin siklus empat stroke yang khas, katup asupan dan buang dan nozzle injeksi bahan bakar terletak di kepala silinder (lihat gambar). Seringkali, pengaturan katup ganda - dua asupan dan dua katup buang - dipekerjakan.
Penggunaan siklus dua langkah dapat menghilangkan kebutuhan untuk satu atau kedua katup dalam desain mesin. Udara pemulungan dan asupan biasanya disediakan melalui port di liner silinder. Knalpot dapat melalui katup yang terletak di kepala silinder atau melalui port di liner silinder. Konstruksi mesin disederhanakan saat menggunakan desain port alih -alih yang membutuhkan katup buang.

Bahan bakar untuk mesin diesel
Produk minyak bumi yang biasanya digunakan sebagai bahan bakar untuk mesin diesel adalah sulingan yang terdiri dari hidrokarbon berat, dengan setidaknya 12 hingga 16 atom karbon per molekul. Distilat yang lebih berat ini diambil dari minyak mentah setelah bagian yang lebih mudah menguap yang digunakan dalam bensin dihilangkan. Titik mendidih dari distilasi yang lebih berat ini berkisar dari 177 hingga 343 ° C (351 hingga 649 ° F). Dengan demikian, suhu penguapannya jauh lebih tinggi daripada bensin, yang memiliki lebih sedikit atom karbon per molekul.

Air dan sedimen dalam bahan bakar dapat berbahaya bagi operasi mesin; Bahan bakar bersih sangat penting untuk sistem injeksi yang efisien. Bahan bakar dengan residu karbon tinggi dapat ditangani dengan baik oleh mesin rotasi berkecepatan rendah. Hal yang sama berlaku untuk mereka yang memiliki kandungan abu dan belerang tinggi. Nomor Cetane, yang mendefinisikan kualitas pengapian bahan bakar, ditentukan dengan menggunakan ASTM D613 "Metode Uji Standar untuk Jumlah Cetane Bahan Bakar Diesel."

Pengembangan mesin diesel
Pekerjaan awal
Rudolf Diesel, seorang insinyur Jerman, memahami gagasan untuk mesin yang sekarang menyandang namanya setelah ia mencari alat untuk meningkatkan efisiensi mesin Otto (mesin siklus empat tak, yang dibangun oleh insinyur Jerman abad ke-19 Jerman Nikolaus Otto). Diesel menyadari bahwa proses pengapian listrik dari mesin bensin dapat dihilangkan jika, selama stroke kompresi perangkat piston-silinder, kompresi dapat memanaskan udara ke suhu yang lebih tinggi dari suhu penahan otomatis dari bahan bakar yang diberikan. Diesel mengusulkan siklus seperti itu dalam patennya tahun 1892 dan 1893.
Awalnya, baik bubuk batu bubuk atau minyak bumi cair diusulkan sebagai bahan bakar. Diesel Saw Powdered Coal, produk sampingan dari Tambang Batubara Saar, sebagai bahan bakar yang tersedia. Udara terkompresi akan digunakan untuk memperkenalkan debu batubara ke dalam silinder mesin; Namun, mengendalikan laju injeksi batubara sulit, dan, setelah mesin eksperimental dihancurkan oleh ledakan, diesel beralih ke minyak cair. Dia terus memperkenalkan bahan bakar ke dalam mesin dengan udara terkompresi.
Mesin komersial pertama yang dibangun di atas paten Diesel dipasang di St. Louis, Mo, oleh Adolphus Busch, seorang pembuat bir yang telah melihat satu dipajang di sebuah eksposisi di Munich dan telah membeli lisensi dari diesel untuk pembuatan dan penjualan mesin tersebut di Amerika Serikat dan Kanada. Mesin beroperasi dengan sukses selama bertahun-tahun dan merupakan cikal bakal mesin Busch-Sulzer yang menyalakan banyak kapal selam Angkatan Laut AS dalam Perang Dunia I. Mesin diesel lain yang digunakan untuk tujuan yang sama adalah Nelseco, yang dibangun oleh New London Ship and Engine Company London New London Di Groton, Conn.

Mesin diesel menjadi pembangkit listrik utama untuk kapal selam selama Perang Dunia I. Itu tidak hanya ekonomis dalam penggunaan bahan bakar tetapi juga terbukti dapat diandalkan dalam kondisi masa perang. Bahan bakar diesel, kurang mudah menguap dari bensin, disimpan dan ditangani dengan lebih aman.
Di akhir perang, banyak pria yang mengoperasikan mesin diesel mencari pekerjaan damai. Produsen mulai mengadaptasi mesin diesel untuk ekonomi masa damai. Salah satu modifikasi adalah pengembangan semidiesel yang disebut yang beroperasi pada siklus dua langkah pada tekanan kompresi yang lebih rendah dan memanfaatkan bohlam panas atau tabung untuk menyalakan muatan bahan bakar. Perubahan ini menghasilkan mesin yang lebih murah untuk dibangun dan dipelihara.

Teknologi Injeksi Bahan Bakar
Salah satu fitur yang tidak menyenangkan dari diesel penuh adalah perlunya kompresor udara injeksi bertekanan tinggi. Tidak hanya energi yang diperlukan untuk menggerakkan kompresor udara, tetapi efek pendingin yang menunda pengapian terjadi ketika udara terkompresi, biasanya pada 6,9 megapascal (1.000 pon per inci persegi), tiba -tiba diperluas ke dalam silinder, yang pada tekanan sekitar 3,4 hingga 4 megapaskal (493 hingga 580 pound per inci persegi). Diesel membutuhkan udara bertekanan tinggi untuk memperkenalkan batubara bubuk ke dalam silinder; Ketika minyak cair mengganti batu bubuk batu bubuk sebagai bahan bakar, pompa dapat dibuat untuk menggantikan kompresor udara bertekanan tinggi.

Ada sejumlah cara di mana pompa dapat digunakan. Di Inggris perusahaan Vickers menggunakan apa yang disebut metode kereta umum, di mana baterai pompa mempertahankan bahan bakar di bawah tekanan dalam pipa yang berjalan sepanjang mesin dengan arahan ke setiap silinder. Dari jalur pasokan bahan bakar rel (atau pipa) ini, serangkaian katup injeksi mengakui muatan bahan bakar ke setiap silinder pada titik yang tepat dalam siklusnya. Metode lain yang digunakan brengsek yang dioperasikan CAM, atau tipe plunger, pompa untuk mengirimkan bahan bakar di bawah tekanan tinggi sesaat ke katup injeksi setiap silinder pada waktu yang tepat.

Penghapusan kompresor udara injeksi adalah langkah ke arah yang benar, tetapi ada masalah lain yang harus diselesaikan: knalpot mesin mengandung banyak asap, bahkan pada output yang baik dalam peringkat tenaga kuda mesin dan meskipun di sana Adalah cukup udara di dalam silinder untuk membakar muatan bahan bakar tanpa meninggalkan knalpot yang berubah warna yang biasanya menunjukkan kelebihan beban. Insinyur akhirnya menyadari bahwa masalahnya adalah bahwa udara injeksi bertekanan tinggi yang meledak ke dalam silinder mesin telah menyebarkan muatan bahan bakar lebih efisien daripada yang dapat dilakukan nozel bahan bakar mekanik pengganti, dengan hasil bahwa tanpa kompresor udara yang harus dilakukan bahan bakarnya Cari atom oksigen untuk menyelesaikan proses pembakaran, dan, karena oksigen hanya merupakan 20 persen dari udara, setiap atom bahan bakar hanya memiliki satu peluang dalam lima kali menghadapi atom oksigen. Hasilnya adalah pembakaran bahan bakar yang tidak tepat.

Desain yang biasa dari nosel injeksi bahan bakar memperkenalkan bahan bakar ke dalam silinder dalam bentuk semprotan kerucut, dengan uap memancar dari nozzle, bukan dalam aliran atau jet. Sangat sedikit yang bisa dilakukan untuk meredakan bahan bakar secara lebih teliti. Pencampuran yang ditingkatkan harus dilakukan dengan memberikan gerakan tambahan ke udara, paling umum dengan berputar udara yang diproduksi induksi atau gerakan radial udara, yang disebut Squish, atau keduanya, dari tepi luar piston menuju pusat. Berbagai metode telah digunakan untuk membuat pusaran ini dan squish. Hasil terbaik rupanya diperoleh ketika Air Swirl memiliki hubungan yang pasti dengan tingkat injeksi bahan bakar. Pemanfaatan udara yang efisien dalam silinder menuntut kecepatan rotasi yang menyebabkan udara yang terperangkap bergerak terus menerus dari satu semprotan ke semprotan berikutnya selama periode injeksi, tanpa subsidensi ekstrem di antara siklus.