Tre grundläggande storleksgrupper
Det finns tre grundläggande storleksgrupper av dieselmotorer baserade på kraft - små, medelstora och stora. De små motorerna har kraftutgångsvärden på mindre än 16 kilowatt. Detta är den mest producerade dieselmotortypen. Dessa motorer används i bilar, lätta lastbilar och vissa jordbruks- och konstruktionsapplikationer och som små stationära elektriska kraftgeneratorer (som de på nöjeshantverk) och som mekaniska enheter. De är vanligtvis direktinjektions-, in-line, fyr- eller sexcylindriga motorer. Många är turboladdade med efterkylare.

Mediummotorer har kraftkapacitet från 188 till 750 kilowatt, eller 252 till 1 006 hästkrafter. Majoriteten av dessa motorer används i tunga lastbilar. De är vanligtvis direktinjektion, in-line, sexcylindrig turboladdade och efterkylda motorer. Vissa V-8- och V-12-motorer tillhör också denna storleksgrupp.

Stora dieselmotorer har kraftbetyg över 750 kilowatt. Dessa unika motorer används för applikationer för marina, lok och mekaniska drivkraft och för produktion av elektrisk effekt. I de flesta fall är de direktinjektions-, turboladdade och efterkylda system. De kan arbeta med så låga som 500 varv per minut när tillförlitlighet och hållbarhet är kritiska.

Två-takts och fyrtaktsmotorer
Som tidigare nämnts är dieselmotorer utformade för att fungera på antingen två- eller fyra-taktscykeln. I den typiska fyrtaktscykelmotorn finns intag- och avgasventilerna och munstycket av bränsleinjektion i cylinderhuvudet (se figur). Ofta används dubbla ventilarrangemang - två intag och två avgasventiler -.
Användning av tvåtaktscykeln kan eliminera behovet av en eller båda ventilerna i motordesignen. Renning och insugningsluft tillhandahålls vanligtvis genom portar i cylinderfodret. Avgaser kan vara antingen genom ventiler belägna i cylinderhuvudet eller genom portar i cylinderfodret. Motorkonstruktionen förenklas när man använder en portdesign istället för en som kräver avgasventiler.

Bränsle för dieslar
Petroleumprodukter som normalt används som bränsle för dieselmotorer är destillat som består av tunga kolväten, med minst 12 till 16 kolatomer per molekyl. Dessa tyngre destillat är hämtade från råolja efter att de mer flyktiga delarna som används i bensin tas bort. Kokpunkterna för dessa tyngre destillat sträcker sig från 177 till 343 ° C (351 till 649 ° F). Således är deras indunstningstemperatur mycket högre än för bensin, som har färre kolatomer per molekyl.

Vatten och sediment i bränslen kan vara skadligt för motordrift; Rent bränsle är viktigt för effektiva injektionssystem. Bränslen med en hög kolrest kan hanteras bäst av motorer med låg hastighetsrotation. Detsamma gäller för de med högt aska och svavelinnehåll. Cetannumret, som definierar tändningskvaliteten på ett bränsle, bestäms med ASTM D613 "Standardtestmetod för ketanantal dieselbränsleolja."

Utveckling av dieselmotorer
Tidig arbete
Rudolf Diesel, en tysk ingenjör, tänkte idén till motorn som nu bär hans namn efter att han hade sökt en enhet för att öka effektiviteten hos Otto-motorn (den första fyrtaktscykelmotorn, byggd av 1800-talets tyska ingenjör Nikolaus otto). Diesel insåg att den elektriska tändningsprocessen för bensinmotorn kunde elimineras om kompressions för en kolv-cylinderanordning, kompression kan värma luften till en temperatur högre än auto-anslutningstemperaturen för ett givet bränsle. Diesel föreslog en sådan cykel i sina patent 1892 och 1893.
Ursprungligen föreslogs antingen pulveriserat kol eller flytande petroleum som bränsle. Diesel såg pulveriserat kol, en biprodukt av SAAR-kolgruvorna, som ett lättillgängligt bränsle. Tryckluft skulle användas för att införa koldamm i motorcylindern; Att kontrollera hastigheten för kolinjektion var emellertid svår, och efter att den experimentella motorn förstördes av en explosion vände sig diesel till flytande petroleum. Han fortsatte att introducera bränslet i motorn med tryckluft.
Den första kommersiella motorn som byggdes på Diesels patent installerades i St. Louis, Mo., av Adolphus Busch, en bryggeri som hade sett en som visas på en utställning i München och hade köpt en licens från Diesel för tillverkning och försäljning av motorn i USA och Kanada. Motorn fungerade framgångsrikt i flera år och var föregångaren till Busch-Sulzer-motoren som drev många ubåtar från den amerikanska marinen i andra världskriget. En annan dieselmotor som användes för samma ändamål var Nelseco, byggd av det nya London-fartyget och motorföretaget I Groton, Conn.

Dieselmotorn blev det primära kraftverket för ubåtar under första världskriget. Det var inte bara ekonomiskt i användningen av bränsle utan visade sig också tillförlitliga under krigstidsförhållanden. Dieselbränsle, mindre flyktig än bensin, lagrades och hanterades säkrare.
I slutet av kriget letade många män som hade drivit dieslar efter fredstid. Tillverkarna började anpassa dieslar för fredstidens ekonomi. En modifiering var utvecklingen av den så kallade semidieselen som opererade på en tvåtaktscykel vid ett lägre kompressionstryck och använde en varm glödlampa eller rör för att antända bränsleladdningen. Dessa förändringar resulterade i en motor som är billigare att bygga och underhålla.

Bränsleinjektionsteknik
Ett stötande inslag i hela diesel var nödvändigheten av en högtryck, injektion av luftkompressor. Energi krävdes inte bara för att driva luftkompressorn, utan en kylningseffekt som försenade tändningen inträffade när tryckluften, vanligtvis vid 6,9 megapascaler (1 000 pund per kvadrat tum), plötsligt expanderade till cylindern, som var vid ett tryck på cirka 3,4 till 4 megapascals (493 till 580 pund per kvadrat tum). Diesel hade behövt högtrycksluft för att införa pulveriserat kol i cylindern; När flytande petroleum ersatte pulveriserat kol som bränsle, kunde en pump göras för att ta plats för högtrycksluftkompressorn.

Det fanns ett antal sätt på vilka en pump kunde användas. I England använde Vickers Company det som kallades den vanliga rail-metoden, där ett batteri av pumpar bibehöll bränslet under tryck i ett rör som kör motorns längd med leder till varje cylinder. Från denna skenan (eller rör) bränsleförsörjningslinje medgav en serie injektionsventiler bränsleladdningen till varje cylinder vid rätt punkt i sin cykel. En annan metod som används kamerat ryck, eller kolvtyp, pumpar för att leverera bränsle under tillfälligt högt tryck till injektionsventilen för varje cylinder vid rätt tidpunkt.

Eliminering av injektionsluftkompressorn var ett steg i rätt riktning, men det fanns ännu ett problem att lösas: motorns avgaser innehöll en överdriven mängd rök, även vid utgångar väl inom hästkraftsbetyget på motorn och även om det finns där var tillräckligt med luft i cylindern för att förbränna bränsleladdningen utan att lämna ett missfärgat avgas som normalt indikerade överbelastning. Ingenjörer insåg äntligen att problemet var att den tillfälligt högtrycksinjektionsluften som exploderade in i motorcylindern hade diffuserat bränsleladdningen mer effektivt än de ersättande mekaniska bränslemunstyckena kunde göra, med resultatet att utan luftkompressorn hade bränslet tvungen att ha Sök ut syreatomerna för att slutföra förbränningsprocessen, och eftersom syre endast utgör 20 procent av luften hade varje bränsleatom bara en chans i fem av att möta en atom av syre. Resultatet var felaktig bränning av bränslet.

Den vanliga utformningen av ett bränsleinsprutningsmunstycke introducerade bränslet i cylindern i form av en konspray, med ångan som strålar från munstycket, snarare än i en bäck eller jet. Mycket lite kan göras för att sprida bränslet mer noggrant. Förbättrad blandning måste åstadkommas genom att förmedla ytterligare rörelse till luften, oftast genom induktionsproducerad luftvirvel eller en radiell rörelse i luften, kallad squish, eller båda, från den yttre kanten av kolven mot mitten. Olika metoder har använts för att skapa denna virvel och squish. De bästa resultaten erhålls tydligen när luftvirvlaren har en bestämd relation till bränsleinjektionsgraden. Effektivt utnyttjande av luften i cylindern kräver en rotationshastighet som får den infångade luften att röra sig kontinuerligt från en spray till nästa under injektionsperioden, utan extrem insjup mellan cykler.