Tatlong pangunahing pangkat ng laki
May tatlong pangunahing pangkat ng laki ng mga makinang diesel batay sa kapangyarihan—maliit, katamtaman, at malaki.Ang mga maliliit na makina ay may mga halaga ng power-output na mas mababa sa 16 kilowatts.Ito ang pinakakaraniwang uri ng diesel engine.Ang mga makinang ito ay ginagamit sa mga sasakyan, magaan na trak, at ilang aplikasyon sa agrikultura at konstruksiyon at bilang maliliit na nakatigil na electrical-power generators (gaya ng mga nasa pleasure craft) at bilang mga mechanical drive.Ang mga ito ay karaniwang direct-injection, in-line, apat o anim na silindro na makina.Marami ay turbocharged na may mga aftercooler.

Ang mga medium na makina ay may mga kapasidad ng kapangyarihan mula 188 hanggang 750 kilowatts, o 252 hanggang 1,006 lakas-kabayo.Karamihan sa mga makinang ito ay ginagamit sa mga heavy-duty na trak.Ang mga ito ay karaniwang direct-injection, in-line, six-cylinder turbocharged at aftercooled engine.Ang ilang mga makina ng V-8 at V-12 ay kabilang din sa pangkat ng laki na ito.

Ang mga malalaking diesel engine ay may power rating na lampas sa 750 kilowatts.Ang mga natatanging makina na ito ay ginagamit para sa marine, locomotive, at mechanical drive applications at para sa electrical-power generation.Sa karamihan ng mga kaso ang mga ito ay direct-injection, turbocharged at aftercooled system.Maaari silang gumana nang kasingbaba ng 500 rebolusyon kada minuto kapag kritikal ang pagiging maaasahan at tibay.

Two-stroke at Four-stroke Engine
Gaya ng nabanggit kanina, ang mga makinang diesel ay idinisenyo upang gumana sa alinman sa dalawang- o apat na-stroke na cycle.Sa karaniwang four-stroke-cycle engine, ang mga intake at exhaust valve at ang fuel-injection nozzle ay matatagpuan sa cylinder head (tingnan ang figure).Kadalasan, ginagamit ang mga dual valve arrangement—dalawang intake at dalawang exhaust valve.
Ang paggamit ng two-stroke cycle ay maaaring alisin ang pangangailangan para sa isa o parehong mga balbula sa disenyo ng makina.Ang pag-scavenging at pag-intake ng hangin ay karaniwang ibinibigay sa pamamagitan ng mga port sa cylinder liner.Ang tambutso ay maaaring sa pamamagitan ng mga balbula na matatagpuan sa cylinder head o sa pamamagitan ng mga port sa cylinder liner.Ang pagbuo ng makina ay pinasimple kapag gumagamit ng disenyo ng port sa halip na nangangailangan ng mga balbula ng tambutso.

Panggatong para sa mga diesel
Ang mga produktong petrolyo na karaniwang ginagamit bilang panggatong para sa mga makinang diesel ay mga distillate na binubuo ng mabibigat na hydrocarbon, na may hindi bababa sa 12 hanggang 16 na carbon atom bawat molekula.Ang mga mas mabibigat na distillate na ito ay kinukuha mula sa krudo pagkatapos alisin ang mas pabagu-bagong bahagi na ginagamit sa gasolina.Ang mga boiling point ng mas mabibigat na distillate na ito ay mula 177 hanggang 343 °C (351 hanggang 649 °F).Kaya, ang temperatura ng kanilang pagsingaw ay mas mataas kaysa sa gasolina, na may mas kaunting mga carbon atom sa bawat molekula.

Ang tubig at sediment sa mga panggatong ay maaaring makapinsala sa pagpapatakbo ng makina;Ang malinis na gasolina ay mahalaga sa mahusay na mga sistema ng pag-iniksyon.Ang mga gasolina na may mataas na carbon residue ay pinakamainam na mahawakan ng mga makina na mababa ang bilis ng pag-ikot.Ang parehong naaangkop sa mga may mataas na nilalaman ng abo at asupre.Ang cetane number, na tumutukoy sa kalidad ng pag-aapoy ng isang gasolina, ay tinutukoy gamit ang ASTM D613 "Standard Test Method para sa Cetane Number ng Diesel Fuel Oil."

Pag-unlad ng mga makinang diesel
Maagang trabaho
Si Rudolf Diesel, isang inhinyero ng Aleman, ay nag-isip ng ideya para sa makina na tinawag na ngayon sa kanyang pangalan pagkatapos niyang maghanap ng isang aparato upang mapataas ang kahusayan ng makina ng Otto (ang unang four-stroke-cycle na makina, na binuo ng ika-19 na siglong inhinyero ng Aleman. Nikolaus Otto).Napagtanto ni Diesel na ang proseso ng electric ignition ng gasolina engine ay maaaring alisin kung, sa panahon ng compression stroke ng isang piston-cylinder device, ang compression ay maaaring magpainit ng hangin sa isang temperatura na mas mataas kaysa sa auto-ignition temperature ng isang ibinigay na gasolina.Iminungkahi ni Diesel ang naturang cycle sa kanyang mga patent noong 1892 at 1893.
Sa orihinal, alinman sa pulbos na karbon o likidong petrolyo ang iminungkahi bilang panggatong.Nakita ng Diesel ang powdered coal, isang by-product ng Saar coal mine, bilang isang madaling magagamit na gasolina.Ang naka-compress na hangin ay gagamitin upang ipasok ang alikabok ng karbon sa silindro ng makina;gayunpaman, ang pagkontrol sa bilis ng pag-iniksyon ng karbon ay mahirap, at, pagkatapos na sirain ang pang-eksperimentong makina ng isang pagsabog, ang Diesel ay naging likidong petrolyo.Ipinagpatuloy niya ang pagpasok ng gasolina sa makina na may naka-compress na hangin.
Ang unang komersyal na makina na binuo sa mga patent ng Diesel ay inilagay sa St. Louis, Mo., ni Adolphus Busch, isang brewer na nakakita ng isa na nakadisplay sa isang eksposisyon sa Munich at bumili ng lisensya mula sa Diesel para sa paggawa at pagbebenta ng makina sa Estados Unidos at Canada.Matagumpay na gumana ang makina sa loob ng maraming taon at naging tagapagpauna ng makina ng Busch-Sulzer na nagpapagana sa maraming submarino ng US Navy noong World War I. Ang isa pang makinang diesel na ginamit para sa parehong layunin ay ang Nelseco, na itinayo ng New London Ship and Engine Company sa Groton, Conn.

Ang makinang diesel ay naging pangunahing planta ng kuryente para sa mga submarino noong Unang Digmaang Pandaigdig.Ang gasolina ng diesel, na hindi gaanong pabagu-bago kaysa sa gasolina, ay mas ligtas na inimbak at pinangangasiwaan.
Sa pagtatapos ng digmaan maraming mga tao na nagpatakbo ng mga diesel ay naghahanap ng mga trabaho sa panahon ng kapayapaan.Sinimulan ng mga tagagawa na iakma ang mga diesel para sa ekonomiya sa panahon ng kapayapaan.Ang isang pagbabago ay ang pagbuo ng tinatawag na semidiesel na nagpapatakbo sa isang two-stroke cycle sa isang mas mababang presyon ng compression at ginamit ang isang mainit na bombilya o tubo upang mag-apoy sa singil ng gasolina.Ang mga pagbabagong ito ay nagresulta sa isang makina na mas mura para itayo at mapanatili.

Teknolohiya ng pag-iniksyon ng gasolina
Ang isang hindi kanais-nais na katangian ng buong diesel ay ang pangangailangan ng isang high-pressure, injection air compressor.Hindi lamang enerhiya ang kailangan upang i-drive ang air compressor, ngunit ang isang nagpapalamig na epekto na naantala sa pag-aapoy ay naganap kapag ang naka-compress na hangin, karaniwang nasa 6.9 megapascals (1,000 pounds bawat square inch), ay biglang lumaki sa silindro, na nasa presyon na humigit-kumulang 3.4 hanggang 4 megapascals (493 hanggang 580 pounds bawat square inch).Kinailangan ng Diesel ang mataas na presyon ng hangin upang maipasok ang pulbos na karbon sa silindro;kapag pinalitan ng likidong petrolyo ang pulbos na karbon bilang panggatong, maaaring gumawa ng bomba na pumalit sa high-pressure air compressor.

Mayroong ilang mga paraan kung saan maaaring gamitin ang isang bomba.Sa England, ginamit ng Vickers Company ang tinatawag na common-rail method, kung saan ang baterya ng mga bomba ay nagpapanatili ng gasolina sa ilalim ng presyon sa isang tubo na tumatakbo sa haba ng makina na may mga lead sa bawat silindro.Mula sa linya ng supply ng gasolina (o tubo) na ito, isang serye ng mga valve ng iniksyon ang umamin sa singil ng gasolina sa bawat silindro sa tamang punto sa ikot nito.Ang isa pang paraan ay gumamit ng cam-operated jerk, o plunger-type, na mga pump upang maghatid ng gasolina sa ilalim ng panandaliang mataas na presyon sa injection valve ng bawat silindro sa tamang oras.

Ang pag-aalis ng iniksyon na air compressor ay isang hakbang sa tamang direksyon, ngunit may isa pang problema na dapat lutasin: ang tambutso ng makina ay naglalaman ng labis na dami ng usok, kahit na sa mga output na nasa loob ng rating ng horsepower ng makina at kahit na mayroong ay sapat na hangin sa silindro upang masunog ang singil ng gasolina nang hindi nag-iiwan ng kupas na tambutso na karaniwang nagpapahiwatig ng labis na karga.Sa wakas ay napagtanto ng mga inhinyero na ang problema ay ang panandaliang mataas na presyon ng iniksyon na hangin na sumasabog sa silindro ng makina ay nagpakalat ng singil ng gasolina nang mas mahusay kaysa sa kapalit na mekanikal na mga nozzle ng gasolina, na nagreresulta na kung wala ang air compressor ang gasolina ay kailangang gawin. hanapin ang mga atomo ng oxygen upang makumpleto ang proseso ng pagkasunog, at, dahil ang oxygen ay bumubuo lamang ng 20 porsiyento ng hangin, ang bawat atom ng gasolina ay nagkaroon lamang ng isang pagkakataon sa lima na makatagpo ng isang atom ng oxygen.Ang resulta ay hindi wastong pagsunog ng gasolina.

Ang karaniwang disenyo ng isang fuel-injection nozzle ay nagpasok ng gasolina sa silindro sa anyo ng isang cone spray, na may singaw na nagmumula sa nozzle, sa halip na sa isang stream o jet.Napakakaunting maaaring gawin upang mas maisabog ang gasolina.Ang pinahusay na paghahalo ay kailangang gawin sa pamamagitan ng pagbibigay ng karagdagang paggalaw sa hangin, kadalasan sa pamamagitan ng induction-produced air swirls o isang radial movement ng hangin, na tinatawag na squish, o pareho, mula sa panlabas na gilid ng piston patungo sa gitna.Iba't ibang paraan ang ginamit upang lumikha ng swirl at squish na ito.Ang pinakamahusay na mga resulta ay tila nakukuha kapag ang air swirl ay may tiyak na kaugnayan sa rate ng fuel-injection.Ang mahusay na paggamit ng hangin sa loob ng cylinder ay nangangailangan ng rotational velocity na nagiging sanhi ng nakakulong na hangin na patuloy na lumipat mula sa isang spray patungo sa susunod sa panahon ng pag-iiniksyon, nang walang matinding paghupa sa pagitan ng mga cycle.