เครื่องยนต์ดีเซล

เครื่องยนต์ดีเซล  ตั้งชื่อตามรูด็อล์ฟ ดีเซิล วิศวกรชาวเยอรมัน เป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในที่การจุดระเบิดของน้ำมันดีเซลเกิดจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นของอากาศในกระบอกสูบเนื่องจากการอัดด้วยกลไก ดังนั้นเครื่องยนต์ดีเซลจึงถูกเรียกว่า เครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยการอัด (หรือ เครื่องยนต์ซีไอ) ซึ่งต่างจากเครื่องยนต์ที่ใช้หัวเทียนจุดระเบิดสารผสมอากาศกับเชื้อเพลิง เช่น เครื่องยนต์เบนซิน (เครื่องยนต์แกโซลีน) (ที่ใช้เชื้อเพลิงในสถานะแก๊ส เช่น แก๊สธรรมชาติหรือแก๊สปิโตรเลียมเหลว)
<templatestyles src="Template:TOC limit/styles.css" />
บทนำ.
เครื่องยนต์ดีเซลทำงานโดยการอัดอากาศเพียงอย่างเดียว หรืออัดอากาศร่วมกับแก๊สที่เหลือจากการเผาไหม้จากไอเสีย (ที่เรียกว่าการหมุนเวียนไอเสีย หรือ "อีจีอาร์") อากาศถูกดูดเข้าสู่ห้องเผาไหม้ในจังหวะดูด และถูกอัดในจังหวะอัด การอัดนี้จะทำให้อุณหภูมิอากาศภายในกระบอกสูบสูงขึ้นจนเชื้อเพลิงดีเซลที่ถูกฉีดเป็นละอองเข้าสู่ห้องเผาไหม้สามารถจุดระเบิดได้เอง แรงบิดที่เครื่องยนต์ดีเซลผลิตขึ้นถูกควบคุมโดยการปรับอัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิง (λ) แทนที่จะจำกัดปริมาณอากาศเข้า เครื่องยนต์ดีเซลอาศัยการเปลี่ยนแปลงปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีดเข้าไปแทน ดังนั้น อัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงจึงมักสูง
เครื่องยนต์ดีเซลมีประสิทธิภาพเชิงความร้อนสูงสุด ("ดูที่" "ประสิทธิภาพเครื่องยนต์") เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์สันดาปภายในหรือภายนอกที่ใช้งานได้จริงอื่น ๆ เนื่องจากมีอัตราส่วนการขยายตัวที่สูงมากและการเผาไหม้ไอดีบาง (lean burn) โดยธรรมชาติ ซึ่งช่วยให้สามารถระบายความร้อนได้ด้วยอากาศส่วนเกิน นอกจากนี้ ยังเลี่ยงการสูญเสียประสิทธิภาพเล็กน้อยเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์เบนซินไม่ฉีดตรง เนื่องจากไม่มีเชื้อเพลิงที่ยังไม่เผาไหม้ในระหว่างองศาลิ้นซ้อนเหลื่อม (valve overlap) ดังนั้นจึงไม่มีเชื้อเพลิงที่ไหลโดยตรงจากไอดี/ตัวฉีดไปยังไอเสีย เครื่องยนต์ดีเซลรอบต่ำ (ใช้ในเรือและงานอื่น ๆ ที่น้ำหนักโดยรวมของเครื่องยนต์ไม่สำคัญนัก) สามารถมีประสิทธิภาพเชิงความร้อนได้สูงถึง 55% ขณะที่กังหันแก๊สวัฏจักรผสม (วัฏจักรไบรตันและแรงคิน) เป็นเครื่องยนต์สันดาปที่มีประสิทธิภาพมากกว่าเครื่องยนต์ดีเซล แต่ด้วยน้ำหนักและขนาด จึงไม่เหมาะสำหรับยานพาหนะหลายชนิด รวมถึงพาหนะทางน้ำและอากาศยานบางประเภท เครื่องยนต์ดีเซลขนาดใหญ่ที่สุดในโลกที่ถูกนำมาใช้งานเป็นเครื่องยนต์ดีเซลเรือสองจังหวะ 14 สูบ แต่ละเครื่องสามารถผลิตกำลังสูงสุดได้เกือบ 100 เมกะวัตต์
เครื่องยนต์ดีเซลอาจได้รับการออกแบบมาให้มีวัฏจักรการเผาไหม้สองจังหวะหรือสี่จังหวะ เดิมถูกใช้เป็นเครื่องจักรที่มาแทนที่เครื่องจักรไอน้ำแบบอยู่กับที่เนื่องจากมีประสิทธิภาพสูงกว่า ตั้งแต่ทศวรรษ 1910 เครื่องยนต์ดีเซลได้ถูกนำมาใช้ในเรือดำน้ำและเรือกำปั่น หลังจากนั้นจึงมีการนำไปใช้กับรถจักร รถโดยสารประจำทาง รถบรรทุก อุปกรณ์หนัก อุปกรณ์ทางการเกษตรและโรงผลิตไฟฟ้า ในทศวรรษ1930 เครื่องยนต์ดีเซลเริ่มถูกนำมาใช้ในยานยนต์บางรุ่นอย่างช้า ๆ ตั้งแต่วิกฤตพลังงานทศวรรษ 1970 ความต้องการประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงที่สูงขึ้นส่งผลให้ผู้ผลิตยานยนต์รายใหญ่ส่วนใหญ่ต่างนำเสนอรถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซลในช่วงเวลาใดเวลาหนึ่ง แม้แต่ในรถยนต์ขนาดเล็กมาก ตามข้อมูลของคอนราด รีฟ (2012) ในเวลานั้นรถยนต์ดีเซลในสหภาพยุโรปมีสัดส่วนครึ่งหนึ่งของรถยนต์ที่จดทะเบียนใหม่ทั้งหมด อย่างไรก็ดี มลพิษทางอากาศและการปล่อยมลพิษโดยรวมของเครื่องยนต์ดีเซลนั้นควบคุมได้ยากกว่าเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์เบนซิน ดังนั้นปัจจุบันการใช้เครื่องยนต์ดีเซลในสหรัฐส่วนใหญ่จึงจำกัดอยู่แค่ในรถยนต์ขนาดใหญ่ทั้งบนถนนและนอกถนน
แม้ในอดีตอุตสาหกรรมการบินจะเลี่ยงการใช้เครื่องยนต์ดีเซล แต่ในศตวรรษที่ 21 เครื่องยนต์ดีเซลสำหรับอากาศยานกลับได้รับความนิยมมากขึ้น ตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1990 การพัฒนาและผลิตเครื่องยนต์ดีเซลสำหรับอากาศยานได้เพิ่มขึ้นอย่างก้าวกระโดด ด้วยเหตุผลหลายประการ รวมถึงข้อได้เปรียบโดยธรรมชาติของเครื่องยนต์ดีเซลเหนือเครื่องยนต์เบนซิน แต่ก็มีปัจจัยเฉพาะที่เพิ่งเกิดขึ้นในวงการการบินด้วยเช่นกัน โดยระหว่าง ค.ศ. 2002 ถึง 2018 มีการส่งมอบเครื่องยนต์ดังกล่าวไปแล้วกว่า 5,000 เครื่องทั่วโลก โดยเฉพาะสำหรับอากาศยานขนาดเล็กและอากาศยานไร้คนขับ
ประวัติศาสตร์.
ความคิดของดีเซล.
ใน ค.ศ. 1878 รูด็อล์ฟ ดีเซิล ซึ่งเป็นนักศึกษาอยู่ที่ "โพลีเทคนิคุม" ในมิวนิก ได้เข้าฟังการบรรยายของคาร์ล ฟ็อน ลินเดอ ลินเดอได้อธิบายว่าเครื่องจักรไอน้ำสามารถเปลี่ยนพลังงานความร้อนให้เป็นพลังงานกลได้เพียง 6–10% เท่านั้น แต่สำหรับวัฏจักรการ์โนจะสามารถเปลี่ยนพลังงานความร้อนให้เป็นพลังงานกลได้มากขึ้นมากโดยอาศัยการเปลี่ยนแปลงสภาวะแบบอุณหภูมิคงตัว ตามคำกล่าวของดีเซิล นี่เป็นจุดประกายความคิดในการสร้างเครื่องยนต์ประสิทธิภาพสูงที่สามารถทำงานตามวัฏจักรการ์โนได้ ดีเซิลยังได้รู้จักกับลูกสูบไฟ (fire piston) เครื่องมือดั้งเดิมที่ใช้หลักการอัดอากาศแบบอะเดียแบติกอย่างรวดเร็วเพื่อจุดไฟ และเป็นเครื่องมือที่ลินเดอได้มาจากเอเชียตะวันออกเฉียงใต้ หลังใช้เวลาหลายปีในการพัฒนาความคิดของเขา ดีเซิลได้ตีพิมพ์ผลงานเหล่านั้นใน ค.ศ. 1893 ในเรียงความเรื่อง "ทฤษฎีและการสร้างเครื่องจักรความร้อนที่เหมาะสม" ("Theory and Construction of a Rational Heat Motor")
อุณหภูมิคงตัว.
ดีเซิลถูกวิพากษ์วิจารณ์อย่างหนักสำหรับเรียงความของเขา แต่มีเพียงไม่กี่คนเท่านั้นที่พบข้อผิดพลาดที่เขาทำ "เครื่องจักรความร้อนที่เหมาะสม" ที่เขาคิดขึ้นนั้นควรจะใช้วัฏจักรอุณหภูมิคงตัว (มีการอัดตัวแบบอุณหภูมิคงตัว) ซึ่งจะต้องการระดับการอัดที่สูงกว่าการจุดระเบิดด้วยการอัดอากาศ แนวคิดของดีเซิลคือการอัดอากาศให้แน่นมากจนอุณหภูมิอากาศสูงกว่าอุณหภูมิการเผาไหม้ อย่างไรก็ดี เครื่องยนต์เช่นนั้นไม่สามารถทำงานได้จริงเลย ในสิทธิบัตรสหรัฐ ค.ศ. 1892 (ได้รับอนุมัติใน ค.ศ. 1895) เลขที่ 542846 ดีเซิลได้อธิบายการอัดที่จำเป็นสำหรับวัฏจักรของเขาไว้ดังนี้:
<templatestyles src="Template:Blockquote/styles.css" />อากาศบริสุทธิ์ในบรรยากาศจะถูกอัดตามเส้นโค้ง 1 2 จนถึงระดับที่ว่า ก่อนการจุดระเบิดหรือการเผาไหม้จะเกิดขึ้น ความดันสูงสุดของไดอะแกรมและอุณหภูมิสูงสุดจะถูกสร้างขึ้นมา นั่นคือ อุณหภูมิที่การเผาไหม้ที่จะตามมาจะต้องเกิดขึ้น ไม่ใช่อุณหภูมิเผาไหม้หรือจุดติดไฟ เพื่อให้เข้าใจได้ชัดเจนยิ่งขึ้น สมมติว่าการเผาไหม้ที่จะตามมาจะเกิดขึ้นที่อุณหภูมิ 700° ในกรณีนั้นความดันเริ่มต้นจะต้องเป็นหกสิบสี่บรรยากาศ หรือสำหรับอุณหภูมิ 800° ความดันจะต้องเป็นเก้าสิบบรรยากาศ และเป็นเช่นนี้เรื่อยไป หลังจากนั้นเชื้อเพลิงที่ถูกแบ่งเป็นละอองอย่างละเอียดจะถูกฉีดเข้าไปในอากาศที่ถูกอัดไว้แล้วทีละน้อย ซึ่งเชื้อเพลิงจะติดไฟทันทีเมื่อถูกฉีดเข้าไปเนื่องจากอากาศมีอุณหภูมิสูงกว่าจุดติดไฟของเชื้อเพลิงมาก ดังนั้นลักษณะของวัฏจักรตามสิ่งประดิษฐ์ปัจจุบันของข้าพเจ้าคือการเพิ่มความดันและอุณหภูมิให้ถึงระดับสูงสุด ไม่ใช่โดยการเผาไหม้ แต่เป็นก่อนการเผาไหม้โดยการอัดอากาศด้วยกลไก และหลังจากนั้นจึงเกิดการทำงานโดยที่ความดันและอุณหภูมิไม่เพิ่มขึ้น โดยการเผาไหม้จะค่อย ๆ เกิดขึ้นระหว่างช่วงของจังหวะที่กำหนดโดยการหยุดจ่ายเชื้อเพลิง
ความดันคงตัว.
ภายในเดือนมิถุนายน ค.ศ. 1893 ดีเซิลได้ตระหนักว่าวัฏจักรดั้งเดิมของเขาไม่สามารถทำงานได้ และได้นำวัฏจักรความดันคงตัวมาใช้แทน ดีเซลอธิบายวัฏจักรนี้ในคำขอจดสิทธิบัตร ค.ศ. 1895 สังเกตว่าไม่มีการกล่าวถึงอุณหภูมิการอัดที่สูงเกินกว่าอุณหภูมิการเผาไหม้อีกต่อไป ตอนนี้ระบุเพียงแค่ว่าการอัดต้องเพียงพอจะทำให้เกิดการจุดระเบิด
<templatestyles src="Template:Blockquote/styles.css" />1. ในเครื่องยนต์สันดาปภายใน การรวมกันของกระบอกสูบและลูกสูบที่สร้างและจัดวางให้สามารถอัดอากาศได้ในระดับที่ทำให้อุณหภูมิสูงกว่าจุดติดไฟของเชื้อเพลิง แหล่งจ่ายอากาศหรือแก๊สอัด แหล่งจ่ายเชื้อเพลิง ลิ้นควบคุมการจ่ายเชื้อเพลิง ช่องทางจากแหล่งจ่ายอากาศไปยังกระบอกสูบที่เชื่อมต่อกับลิ้นควบคุมการจ่ายเชื้อเพลิง ช่องทางเข้าสู่กระบอกสูบที่เชื่อมต่อกับแหล่งจ่ายอากาศและกับลิ้นเชื้อเพลิง และลิ้นตัดการจ่ายน้ำมัน ตามที่ได้อธิบายไว้โดยหลักการ
ใน ค.ศ. 1892 ดีเซิลได้รับสิทธิบัตรในเยอรมนี สวิตเซอร์แลนด์ สหราชอาณาจักร และสหรัฐสำหรับ "วิธีการและอุปกรณ์สำหรับการเปลี่ยนความร้อนให้เป็นงาน" (Method of and Apparatus for Converting Heat into Work) ใน ค.ศ. 1894 และ 1895 เขายื่นขอสิทธิบัตรและเอกสารเพิ่มเติมสำหรับเครื่องยนต์ของเขาในหลายประเทศ สิทธิบัตรฉบับแรกออกในประเทศสเปน (เลขที่ 16,654) ฝรั่งเศส (เลขที่ 243,531) และเบลเยียม (เลขที่ 113,139) ในเดือนธันวาคม ค.ศ. 1894 และในเยอรมนี (เลขที่ 86,633) ใน ค.ศ. 1895 และสหรัฐ (เลขที่ 608,845) ใน ค.ศ. 1898
ดีเซิลถูกโจมตีและวิพากษ์วิจารณ์เป็นเวลาหลายปี นักวิจารณ์อ้างว่าดีเซิลไม่ได้คิดค้นเครื่องยนต์ใหม่ และการประดิษฐ์เครื่องยนต์ดีเซลเป็นการฉ้อโกง อ็อทโท เคอห์เลอร์และ#เปลี่ยนทาง เป็นสองนักวิจารณ์ที่มีชื่อเสียงที่สุดในยุคของดีเซล เคอห์เลอร์ตีพิมพ์เรียงความใน ค.ศ. 1887 ซึ่งเขาอธิบายถึงเครื่องยนต์ที่มีลักษณะคล้ายกับเครื่องยนต์ที่ดีเซิลอธิบายไว้ในเรียงความของเขาใน ค.ศ. 1893 เคอห์เลอร์สรุปว่าเครื่องยนต์ดังกล่าวไม่สามารถทำงานใด ๆ เอมิล กาปิเทน ได้สร้างเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันปิโตรเลียมพร้อมระบบจุดระเบิดด้วยท่อเรืองแสงในต้นทศวรรษ 1890 เขาอ้างทั้งที่รู้ดีว่าเครื่องยนต์ของเขานั้นทำงานในลักษณะเดียวกับเครื่องยนต์ของดีเซล คำกล่าวอ้างของเขาไม่มีมูลความจริงและเขาแพ้คดีฟ้องร้องสิทธิบัตรต่อดีเซล เครื่องยนต์อื่น ๆ เช่น เครื่องยนต์แอครอยด์และเครื่องยนต์เบรย์ตัน ก็ใช้วัฏจักรการทำงานต่างจากวัฏจักรของเครื่องยนต์ดีเซล ฟรีดริช ซาสส์กล่าวว่าเครื่องยนต์ดีเซลเป็น "ผลงานของดีเซิลโดยแท้จริง" และ "เรื่องปรัมปราเกี่ยวกับดีเซิล" ใด ๆ ก็ตามเป็น "ประวัติศาสตร์เท็จ"
เครื่องยนต์ดีเซลตัวแรก.
ดีเซลเสาะหาบริษัทและโรงงานที่จะสร้างเครื่องยนต์ของเขา ด้วยความช่วยเหลือจากโมริทซ์ ชโรเทอร์และมักซ์ กูเตอร์มุท เขาสามารถโน้มน้าวทั้งบริษัท Krupp ในเอสเซิน และบริษัท Maschinenfabrik Augsburg ได้สำเร็จ มีการลงนามในสัญญาในเดือนเมษายน ค.ศ. 1893 และในช่วงต้นฤดูร้อน ค.ศ. 1893 เครื่องต้นแบบเครื่องแรกของดีเซิลก็ถูกสร้างขึ้นในเอาคส์บวร์ค วันที่ 10 สิงหาคม ค.ศ. 1893 ได้เกิดการจุดระเบิดครั้งแรก โดยใช้น้ำมันเบนซินเป็นเชื้อเพลิง ในช่วงฤดูหนาว ค.ศ. 1893/1894 ดีเซิลได้ออกแบบเครื่องยนต์ที่มีอยู่ใหม่ และภายในวันที่ 18 มกราคม ค.ศ. 1894 ช่างของเขาได้ปรับเปลี่ยนให้เป็นเครื่องยนต์ต้นแบบตัวที่สอง ในเดือนมกราคมปีนั้น มีการเพิ่มการฉีดด้วยลมเข้าไปที่ฝาสูบของเครื่องยนต์และทำการทดสอบ ฟรีดริช ซาสส์ให้เหตุผลว่า สามารถสันนิษฐานได้ว่าดีเซิลลอกเลียนแบบแนวคิดของการฉีดเชื้อเพลิงด้วยลมมาจากจอร์จ บี. เบรย์ตัน แม้ดีเซิลจะปรับปรุงระบบดังกล่าวอย่างมากก็ตาม วันที่ 17 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 1894 เครื่องยนต์ที่ออกแบบใหม่สามารถหมุนได้ 88 รอบต่อนาที หลังจากข่าวนี้ หุ้นของ Maschinenfabrik Augsburg ก็เพิ่มขึ้นถึง 30% ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความต้องการอันมหาศาลที่คาดว่าจะเกิดขึ้นสำหรับเครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น วันที่ 26 มิถุนายน ค.ศ. 1895 เครื่องยนต์มีประสิทธิภาพยังผล 16.6% และมีการกินเชื้อเพลิง 519 กรัม·กิโลวัตต์−1·ชั่วโมง−1 อย่างไรก็ดี แม้จะพิสูจน์แนวคิดได้แล้ว แต่เครื่องยนต์ก็ยังคงสร้างปัญหา และดีเซิลก็ไม่สามารถสร้างความก้าวหน้าอย่างเป็นรูปธรรมได้ ดังนั้น Krupp จึงพิจารณายกเลิกสัญญาที่ได้ทำไว้กับดีเซิล ดีเซิลถูกบีบให้ต้องปรับปรุงการออกแบบเครื่องยนต์ของเขาและเร่งสร้างเครื่องยนต์ต้นแบบเครื่องที่สาม ระหว่างวันที่ 8 พฤศจิกายน ถึง 20 ธันวาคม ค.ศ. 1895 เครื่องต้นแบบตัวที่สองได้ผ่านการทดสอบบนแท่นทดสอบได้สำเร็จเป็นเวลามากกว่า 111 ชั่วโมง ในรายงานเดือนมกราคม ค.ศ. 1896 สิ่งนี้ถือเป็นความสำเร็จ
ในเดือนกุมภาพันธ์ ค.ศ. 1896 ดีเซลได้พิจารณาติดตั้งระบบอัดบรรจุอากาศ (supercharging) ให้กับเครื่องต้นแบบตัวที่สาม อิมานูเอล เลาส์เตอร์ ซึ่งได้รับคำสั่งให้ออกแบบเครื่องต้นแบบเครื่องที่สาม "Motor 250/400" ได้ออกแบบเสร็จในวันที่ 30 เมษายน ค.ศ. 1896 ระหว่างฤดูร้อนปีนั้น เครื่องยนต์ได้ถูกสร้างขึ้นและแล้วเสร็จในวันที่ 6 ตุลาคม ค.ศ. 1896 มีการทดสอบอย่างต่อเนื่องจนถึงต้น ค.ศ. 1897 การทดสอบต่อสาธารณะครั้งแรกเริ่มขึ้นในวันที่ 1 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 1897 การทดสอบที่ดำเนินการโดยโมริทซ์ ชโรเทอร์เมื่อวันที่ 17 กุมภาพันธ์ ค.ศ. 1897 ถือเป็นการทดสอบครั้งสำคัญของเครื่องยนต์ของดีเซล เครื่องยนต์มีกำลัง 13.1 กิโลวัตต์ โดยมีอัตรากินเชื้อเพลิงจำเพาะอยู่ที่ 324 กรัม·−1กิโลวัตต์·ชั่วโมง−1 ส่งผลให้มีประสิทธิภาพยังผลอยู่ที่ 26.2% ภายใน ค.ศ. 1898 ดีเซิลก็ได้กลายเป็นเศรษฐีเงินล้าน
หลักการทำงาน.
ภาพรวม.
คุณลักษณะของเครื่องยนต์ดีเซลมีดังนี้:
วัฏจักรเทอร์โมไดนามิกส์.
เครื่องยนต์สันดาปภายในดีเซลต่างจากเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิงเบนซินแบบวัฏจักรออตโตโดยใช้อากาศร้อนที่ถูกอัดด้วยความดันสูงในการจุดระเบิดเชื้อเพลิงแทนการใช้หัวเทียน (เป็น "การจุดระเบิดด้วยการอัด" แทน "การจุดระเบิดด้วยประกายไฟ")
ในเครื่องยนต์ดีเซล ในตอนแรกจะมีเพียงแค่อากาศเท่านั้นที่ถูกนำเข้าสู่ห้องเผาไหม้ จากนั้นอากาศจะถูกอัดด้วยอัตราส่วนการอัดระหว่าง 15:1 ถึง 23:1 การอัดที่สูงนี้ทำให้อุณหภูมิอากาศสูงขึ้น เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้นไปเกือบถึงจุดสูงสุดของจังหวะอัด เชื้อเพลิงจะถูกฉีดเข้าไปในอากาศที่ถูกอัดในห้องเผาไหม้โดยตรง ซึ่งอาจเป็นการฉีดเข้าไปในช่องโล่ง (โดยทั่วไปจะเป็นรูปห่วงยาง) ที่อยู่ด้านบนของลูกสูบหรือใน "ห้องเผาไหม้ช่วย" ขึ้นอยู่กับการออกแบบเครื่องยนต์ ตัวฉีดเชื้อเพลิงจะช่วยให้เชื้อเพลิงแตกตัวออกเป็นละอองเล็ก ๆ และกระจายเชื้อเพลิงได้อย่างทั่วถึง ความร้อนของอากาศที่ถูกอัดจะทำให้เชื้อเพลิงที่ผิวของละอองระเหยเป็นไอ จากนั้นไอน้ำมันจะถูกจุดระเบิดด้วยความร้อนจากอากาศที่ถูกอัดในห้องเผาไหม้ ส่วนละอองที่เหลือจะยังคงระเหยจากผิวและเผาไหม้ไปเรื่อย ๆ จนมีขนาดเล็กลง จนกระทั่งเชื้อเพลิงทั้งหมดในละอองนั้นถูกเผาไหม้ การเผาไหม้จะเกิดขึ้นภายใต้ความดันที่ค่อนข้างคงตัวในช่วงเริ่มต้นของจังหวะกำลัง การเริ่มต้นระเหยของเชื้อเพลิงทำให้เกิดการหน่วงเวลาก่อนการจุดระเบิดและเป็นที่มาของเสียงเคาะเฉพาะของเครื่องยนต์ดีเซลเนื่องจากไอน้ำมันถึงจุดติดไฟและทำให้ความดันเหนือลูกสูบเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน (ไม่แสดงในแผนภาพดัชนี P-V) เมื่อการเผาไหม้เสร็จสมบูรณ์ แก๊สจากการเผาไหม้จะขยายตัวเมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ลงต่อไป ความดันสูงในกระบอกสูบจะดันลูกสูบลงด้านล่าง เพื่อส่งกำลังไปยังเพลาข้อเหวี่ยง
นอกจากระดับการอัดที่สูงซึ่งทำให้เกิดการเผาไหม้ได้โดยไม่ต้องใช้ระบบจุดระเบิดแยกต่างหากแล้ว อัตราส่วนการอัดที่สูงยังช่วยเพิ่มประสิทธิภาพของเครื่องยนต์ได้อย่างมากอีกด้วย การเพิ่มอัตราส่วนการอัดในเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟซึ่งมีการผสมเชื้อเพลิงและอากาศก่อนเข้าสู่กระบอกสูบนั้นมีข้อจำกัด เนื่องจากจำเป็นต้องป้องกันการชิงจุดระเบิด (pre-ignition) ซึ่งจะทำให้เครื่องยนต์เสียหายได้ แต่เนื่องจากในเครื่องยนต์ดีเซลจะมีการอัดอากาศเพียงอย่างเดียว และเชื้อเพลิงจะไม่ถูกฉีดเข้าไปในกระบอกสูบจนกว่าจะถึงช่วงก่อนจุดศูนย์ตายบน (TDC) เล็กน้อย การระเบิดรุนแรงก่อนเวลาจึงไม่ใช่ปัญหาและทำให้อัตราส่วนการอัดของเครื่องยนต์ดีเซลสูงกว่ามาก
แผนภาพความดัน—ปริมาตร (pV) เป็นการแสดงเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในวัฏจักรเครื่องยนต์ดีเซลอย่างง่ายและในอุดมคติ ซึ่งจัดเรียงเพื่อแสดงให้เห็นถึงความคล้ายคลึงกับวัฏจักรการ์โน เริ่มจาก 1 ลูกสูบอยู่ที่ศูนย์ตายล่างและลิ้นทั้งสองปิดอยู่เมื่อเริ่มจังหวะอัด กระบอกสูบมีอากาศอยู่ที่ความดันบรรยากาศ ระหว่าง 1 ถึง 2 อากาศจะถูกอัดแบบอะเดียแบติก (adiabatic) คือไม่มีการถ่ายเทความร้อนเข้าหรือออกจากสิ่งแวดล้อม โดยลูกสูบที่เคลื่อนที่ขึ้น (เป็นเพียงค่าโดยประมาณเท่านั้นเนื่องจากจะมีการแลกเปลี่ยนความร้อนกับผนังกระบอกสูบอยู่บ้าง) ในระหว่างการอัดนี้ ปริมาตรจะลดลง ความดันและอุณหภูมิจะเพิ่มสูงขึ้นทั้งคู่ ที่หรือก่อนหน้า 2 (TDC) เล็กน้อย เชื้อเพลิงจะถูกฉีดเข้าไปและเผาไหม้ในอากาศร้อนที่ถูกอัดไว้ พลังงานเคมีจะถูกปล่อยออกมาและก่อให้เกิดการฉีดพลังงานความร้อนเข้าสู่แก๊สที่ถูกอัด การเผาไหม้และความร้อนจะเกิดขึ้นระหว่าง 2 ถึง 3 ในช่วงเวลานี้ ความดันจะคงตัวเนื่องจากลูกสูบเคลื่อนที่ลง และปริมาตรจะเพิ่มขึ้น อุณหภูมิจะสูงขึ้นอันเป็นผลมาจากพลังงานของการเผาไหม้ ที่ 3 การฉีดเชื้อเพลิงและการเผาไหม้เสร็จสมบูรณ์ และกระบอกสูบจะมีแก๊สที่มีอุณหภูมิสูงกว่าที่จุด 2 ระหว่าง 3 ถึง 4 แก๊สร้อนนี้จะขยายตัว ซึ่งเป็นแบบอะเดียแบติกอีกครั้ง งานจะถูกกระทำบนระบบที่เครื่องยนต์เชื่อมต่ออยู่ ในระหว่างช่วงการขยายตัวนี้ ปริมาตรของแก๊สจะเพิ่มขึ้น และทั้งอุณหภูมิและความดันจะลดลงทั้งคู่ ที่ 4 ลิ้นไอเสียจะเปิดออก และความดันจะลดลงอย่างกะทันหันสู่ความดันบรรยากาศ (โดยประมาณ) นี่คือการขยายตัวที่ไม่ต้านทานและไม่มีงานที่เป็นประโยชน์เกิดขึ้นจากมัน ในอุดมคติ การขยายตัวแบบอะเดียแบติกควรดำเนินต่อไป โดยขยายเส้น 3–4 ไปทางขวาจนกระทั่งความดันลดลงเท่ากับความดันอากาศล้อมรอบ แต่การสูญเสียประสิทธิภาพที่เกิดจากการขยายตัวที่ไม่ต้านทานนี้ก็สมเหตุสมผลแล้วเมื่อเทียบกับความยุ่งยากในทางปฏิบัติที่เกี่ยวข้องกับการกู้คืนงานนั้น (เครื่องยนต์จะต้องมีขนาดใหญ่ขึ้นมาก) หลังเปิดลิ้นไอเสียแล้ว จังหวะคายก็จะตามมา แต่จังหวะนี้ (และจังหวะดูดที่ตามมา) ไม่ได้แสดงไว้ในแผนภาพ หากแสดงไว้จะถูกแทนด้วยวงรอบความดันต่ำที่ด้านล่างของแผนภาพ ที่ 1 สมมติว่าจังหวะคายและจังหวะดูดเสร็จสมบูรณ์แล้ว และกระบอกสูบก็เต็มไปด้วยอากาศอีกครั้ง ระบบลูกสูบ-กระบอกสูบจะดูดกลืนพลังงานระหว่าง 1 ถึง 2 ซึ่งเป็นงานที่จำเป็นสำหรับการอัดอากาศในกระบอกสูบ และมาจากพลังงานจลน์เชิงกลที่เก็บไว้ในล้อตุนกำลังของเครื่องยนต์ งานที่ได้จะเกิดขึ้นจากชุดลูกสูบ-กระบอกสูบระหว่าง 2 ถึง 4 ความแตกต่างระหว่างงานที่เพิ่มขึ้นสองส่วนนี้คืองานที่ได้สุทธิต่อวัฏจักร และแสดงด้วยพื้นที่ที่ล้อมรอบด้วยวง pV การขยายตัวแบบอะเดียแบติกจะอยู่ในช่วงความดันที่สูงกว่าการอัด เนื่องจากแก๊สในกระบอกสูบจะร้อนกว่าในระหว่างการขยายตัวเมื่อเทียบกับการอัด ด้วยเหตุนี้ วงรอบจึงมีพื้นที่จำกัด และงานสุทธิที่ได้ในระหว่างวัฏจักรจึงเป็นบวก
ประสิทธิภาพ.
ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง (fuel efficiency) ของเครื่องยนต์ดีเซลดีกว่าเครื่องยนต์สันดาปประเภทอื่นส่วนใหญ่ เนื่องจากมีอัตราส่วนการอัดสูง มีอัตราส่วนสมมูลอากาศต่อเชื้อเพลิง (λ) สูง และไม่มีข้อจำกัดอากาศเข้า (เช่น ลิ้นปีกผีเสื้อ) ตามทฤษฎีแล้ว ประสิทธิภาพสูงสุดที่เป็นไปได้สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลคือ 75% อย่างไรก็ดี ในทางปฏิบัติประสิทธิภาพจะต่ำกว่ามาก โดยมีประสิทธิภาพสูงถึง 43% สำหรับเครื่องยนต์รถยนต์นั่ง สูงถึง 45% สำหรับเครื่องยนต์รถบรรทุกขนาดใหญ่และรถโดยสาร และสูงถึง 55% สำหรับเครื่องยนต์ทางทะเลสองจังหวะขนาดใหญ่ ประสิทธิภาพเฉลี่ยตลอดวัฏจักรขับทดสอบนั้นต่ำกว่าประสิทธิภาพสูงสุดของเครื่องยนต์ดีเซล (ตัวอย่างเช่น ประสิทธิภาพเฉลี่ย 37% สำหรับเครื่องยนต์ที่มีประสิทธิภาพสูงสุด 44%) นั่นเป็นเพราะประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงของเครื่องยนต์ดีเซลจะลดลงเมื่อภาระต่ำลง แต่ก็ไม่ได้ลดลงเร็วเท่ากับเครื่องยนต์ออตโต (จุดระเบิดด้วยประกายไฟ)
การปล่อยมลพิษ.
เครื่องยนต์ดีเซลเป็นเครื่องยนต์สันดาป จึงปล่อยผลผลิตการเผาไหม้ออกมาในรูปของไอเสีย เนื่องจากมีการเผาไหม้ที่ไม่สมบูรณ์ ไอเสียจากเครื่องยนต์ดีเซลจึงมีสารมลพิษ ได้แก่ คาร์บอนมอนอกไซด์ ไฮโดรคาร์บอน ละอองธุลี และไนโตรเจนออกไซด์ ประมาณ 90% ของสารมลพิษเหล่านี้สามารถกำจัดออกจากไอเสียได้โดยใช้เทคโนโลยีบำบัดไอเสีย เครื่องยนต์ดีเซลยานพาหนะบนท้องถนนไม่มีการปล่อยซัลเฟอร์ไดออกไซด์ เนื่องจากน้ำมันดีเซลสำหรับยานยนต์ได้ถูกทำให้เป็นเชื้อเพลิงไร้กำมะถันมาตั้งแต่ ค.ศ. 2003 เฮลมุท ชือเกอ โต้แย้งว่าละอองธุลีที่ปล่อยออกมาจากยานยนต์มีผลกระทบเชิงลบต่อสุขภาพมนุษย์
บางครั้งละอองธุลีในไอเสียดีเซลถูกจัดเป็นสารก่อมะเร็งหรือ "สารอาจก่อมะเร็ง" และเป็นที่ทราบกันดีว่าสามารถเพิ่มความเสี่ยงของโรคหัวใจและโรคระบบทางเดินหายใจ
ระบบไฟฟ้า.
โดยหลักการ เครื่องยนต์ดีเซลไม่จำเป็นต้องมีระบบไฟฟ้าใด ๆ อย่างไรก็ดี เครื่องยนต์ดีเซลสมัยใหม่ส่วนใหญ่จะมีปั๊มเชื้อเพลิงไฟฟ้าและหน่วยควบคุมเครื่องยนต์อิเล็กทรอนิกส์
อย่างไรก็ดี เครื่องยนต์ดีเซลไม่มีระบบจุดระเบิดไฟฟ้าแรงสูง ซึ่งช่วยตัดแหล่งปล่อยคลื่นความถี่วิทยุ (ที่อาจรบกวนอุปกรณ์นำทางและการสื่อสาร) ออกไป นั่นจึงเป็นเหตุผลว่าทำไมยานพาหนะที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซลเท่านั้นจึงได้รับอนุญาตให้ใช้งานในบางส่วนของเขตเงียบวิทยุแห่งชาติสหรัฐ
การควบคุมแรงบิด.
ในการควบคุมแรงบิดที่ผลิตได้ ณ เวลาใด ๆ (เช่น เมื่อผู้ขับขี่รถยนต์ปรับคันเร่ง) ตัวควบคุมรอบ (governor) จะทำหน้าที่ปรับปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีดเข้าไปในเครื่องยนต์ ในอดีตมีการใช้ตัวควบคุมรอบแบบกลไก แต่ปัจจุบันตัวควบคุมรอบอิเล็กทรอนิกส์เป็นที่นิยมมากกว่าในเครื่องยนต์สมัยใหม่ ตัวควบคุมรอบแบบกลไกมักขับด้วยสายพานเสริมของเครื่องยนต์หรือเฟือง และใช้การทำงานร่วมกันของสปริงและน้ำหนักเพื่อควบคุมการส่งเชื้อเพลิงให้สัมพันธ์กับทั้งภาระและรอบเครื่อง ส่วนเครื่องยนต์ควบคุมด้วยอิเล็กทรอนิกส์จะใช้ชุดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ECU) หรือมอดูลควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ (ECM) เพื่อควบคุมการส่งเชื้อเพลิง ECM/ECU จะใช้ตัวรับรู้ (sensor) หลายตัว (เช่น สัญญาณรอบเครื่องยนต์ ความดันท่อร่วมไอดีและอุณหภูมิเชื้อเพลิง) เพื่อกำหนดปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีดเข้าไปในเครื่องยนต์
เนื่องจากปริมาณอากาศคงตัว (สำหรับรอบเครื่องยนต์ที่กำหนด) ในขณะที่ปริมาณเชื้อเพลิงเปลี่ยนแปลงไป จึงมีการใช้อัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงที่สูงมาก ("บาง") ในสถานการณ์ที่ต้องการแรงบิดน้อยที่สุด ต่างจากเครื่องยนต์เบนซินที่ใช้ลิ้นปีกผีเสื้อเพื่อลดอากาศเข้าเป็นส่วนหนึ่งของการควบคุมแรงบิดของเครื่องยนต์ การควบคุมจังหวะเริ่มฉีดเชื้อเพลิงเข้ากระบอกสูบก็คล้ายกับการควบคุมจังหวะการตั้งไฟจุดระเบิดในเครื่องยนต์เบนซิน ดังนั้นจึงเป็นปัจจัยสำคัญในการควบคุมกำลังเครื่องยนต์ การกินเชื้อเพลิง และการปล่อยไอเสีย
การจำแนกประเภท.
มีหลายวิธีในการจำแนกประเภทเครื่องยนต์ดีเซล ดังจะกล่าวไว้ในหัวข้อต่อไปนี้
ช่วงการทำงานรอบต่อนาที.
กึนเทอร์ เมา ได้แบ่งประเภทเครื่องยนต์ดีเซลตามรอบการหมุนออกเป็นสามกลุ่มดังนี้:
เครื่องยนต์รอบสูงใช้ในการขับเคลื่อนรถบรรทุก รถโดยสาร รถแทรกเตอร์ รถยนต์ เรือยอชต์ คอมเพรสเซอร์ ปั๊ม และเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดเล็ก ตั้งแต่ ค.ศ. 2018 เครื่องยนต์รอบสูงส่วนใหญ่ใช้การฉีดตรง เครื่องยนต์สมัยใหม่จำนวนมาก โดยเฉพาะในการใช้งานบนท้องถนน มีการฉีดตรงคอมมอนเรล (common rail direct injection) บนเรือขนาดใหญ่ มักใช้เครื่องยนต์ดีเซลรอบสูงเพื่อขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า กำลังขับสูงสุดของเครื่องยนต์ดีเซลรอบสูงอยู่ที่ประมาณ 5 เมกะวัตต์
เครื่องยนต์รอบกลางถูกนำมาใช้ในเครื่องกำเนิดไฟฟ้าขนาดใหญ่ รถจักรดีเซล การขับเคลื่อนเรือและการขับทางกลไก เช่น คอมเพรสเซอร์หรือปั๊มขนาดใหญ่ เครื่องยนต์ดีเซลรอบกลางทำงานโดยใช้น้ำมันดีเซลหรือน้ำมันเตาหนักโดยการฉีดตรงในลักษณะเดียวกับเครื่องยนต์รอบต่ำ โดยปกติแล้วจะเป็นเครื่องยนต์สี่จังหวะแบบลูกสูบทรังก์ ยกเว้นเครื่องยนต์ EMD 567, 645 และ 710 ซึ่งเป็นเครื่องยนต์สองจังหวะทั้งหมด
กำลังขับของเครื่องยนต์ดีเซลรอบกลางสามารถสูงถึง 21,870 กิโลวัตต์ โดยมีประสิทธิภาพยังผลอยู่ที่ประมาณ 47–48% (1982) เครื่องยนต์รอบกลางขนาดใหญ่ส่วนใหญ่จะใช้อากาศความดันสูงฉีดเข้าที่ลูกสูบโดยตรงเพื่อสตาร์จต โดยใช้ตัวจ่ายอากาศ (air distributor) แทนการใช้มอเตอร์สตาร์ตลมที่ขับเคลื่อนล้อตุนกำลัง ซึ่งมักใช้กับเครื่องยนต์ขนาดเล็กกว่า
เครื่องยนต์รอบกลางที่ออกแบบมาสำหรับเรือมักจะใช้ขับเคลื่อนเรือเฟอร์รี (ro-ro) เรือโดยสารหรือเรือขนส่งสินค้าขนาดเล็ก การใช้เครื่องยนต์รอบกลางช่วยลดต้นทุนสำหรับเรือขนาดเล็กและเพิ่มขีดความสามารถการขนส่ง นอกจากนี้ เรือหนึ่งลำยังสามารถใช้เครื่องยนต์ขนาดเล็กสองตัวแทนการใช้เครื่องยนต์ขนาดใหญ่ตัวเดียว ซึ่งช่วยเพิ่มความปลอดภัยให้กับเรือได้
เครื่องยนต์ดีเซลรอบต่ำมักมีขนาดใหญ่มากและส่วนใหญ่ใช้เพื่อขับเคลื่อนเรือกำปั่น โดยทั่วไปแล้วเครื่องยนต์รอบต่ำที่ใช้กันทั่วไปมีสองประเภท ได้แก่ เครื่องยนต์สองจังหวะแบบครอสเฮด (crosshead) และเครื่องยนต์สี่จังหวะแบบลูกสูบทรังก์ (trunk-piston) เครื่องยนต์สองจังหวะมีความถี่การหมุนจำกัดและการแลกเปลี่ยนประจุทำได้ยากกว่า ซึ่งหมายความว่าโดยปกติแล้วเครื่องยนต์สองจังหวะจะมีขนาดใหญ่กว่าเครื่องยนต์สี่จังหวะและใช้เพื่อขับเคลื่อนใบจักรเรือโดยตรง
ส่วนเครื่องยนต์สี่จังหวะในเรือมักใช้เพื่อขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้า โดยมีมอเตอร์ไฟฟ้าทำหน้าที่ขับเคลื่อนใบจักร เครื่องยนต์ทั้งสองประเภทนี้มักเป็นแบบอันเดอร์สแควร์ (undersquare) หมายถึงขนาดกระบอกสูบมีขนาดเล็กกว่าระยะชัก เครื่องยนต์ดีเซลรอบต่ำ (ตามที่ใช้ในเรือและงานอื่น ๆ ที่น้ำหนักโดยรวมของเครื่องยนต์ไม่สำคัญนัก) มักมีประสิทธิภาพยังผลสูงถึง 55% เช่นเดียวกับเครื่องยนต์รอบกลาง เครื่องยนต์รอบต่ำจะถูกสตาร์ตด้วยอากาศอัด และใช้น้ำมันเตาหนักเป็นเชื้อเพลิงหลัก
วัฏจักรการเผาไหม้.
เครื่องยนต์สี่จังหวะใช้วัฏจักรการเผาไหม้ที่ได้อธิบายไปก่อนหน้านี้ เครื่องยนต์ดีเซลขนาดเล็กส่วนใหญ่ที่ใช้ในยานยนต์มักใช้วัฏจักรสี่จังหวะ เนื่องจากมีหลายปัจจัย เช่น เครื่องยนต์สองจังหวะมีช่วงกำลังที่แคบซึ่งไม่เหมาะกับการใช้งานในรถยนต์ และยังจำเป็นต้องมีระบบหล่อลื่นและการไล่ไอเสียที่ซับซ้อนและมีราคาแพง ส่วนเรื่องความคุ้มค่าด้านราคา (และสัดส่วนของน้ำหนักที่เพิ่มขึ้น) ของเทคโนโลยีเหล่านี้จะมีผลกระทบน้อยกว่าในเครื่องยนต์ขนาดใหญ่ที่มีราคาสูงกว่า ในขณะที่เครื่องยนต์ที่ออกแบบมาสำหรับการเดินเรือหรือการใช้งานอยู่กับที่สามารถเดินเครื่องที่ความเร็วรอบเดียวเป็นเวลานาน ๆ ได้
เครื่องยนต์สองจังหวะใช้วัฏจักรการเผาไหม้ที่เสร็จสิ้นในสองจังหวะแทนสี่จังหวะ การอัดอากาศเข้ากระบอกสูบและการอัดอากาศเกิดขึ้นในจังหวะเดียว และจังหวะกำลังและคายจะถูกรวมเข้าด้วยกัน การอัดอากาศในเครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะคล้ายกับการอัดอากาศที่เกิดขึ้นในเครื่องยนต์ดีเซลสี่จังหวะ เมื่อลูกสูบเคลื่อนที่ผ่านศูนย์ตายล่างและเริ่มเคลื่อนที่ขึ้น การอัดอากาศจะเริ่มต้นขึ้น ซึ่งจะไปสิ้นสุดที่การฉีดเชื้อเพลิงและจุดระเบิด แทนที่จะมีชุดลิ้นเต็มรูปแบบ เครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะจะมีเพียงช่องไอดีและช่องไอเสีย (หรือลิ้นไอเสีย) เมื่อลูกสูบเข้าใกล้ศูนย์ตายล่าง ทั้งช่องไอดีและช่องไอเสียจะ "เปิด" ซึ่งหมายความว่ามีแรงดันบรรยากาศอยู่ภายในกระบอกสูบ ดังนั้นจึงต้องมีปั๊มบางชนิดเพื่อเป่าอากาศเข้าไปในกระบอกสูบและเป่าแก๊สจากการเผาไหม้ออกไปสู่ท่อไอเสีย กระบวนการนี้เรียกว่าการไล่ไอเสีย (scavenging) ซึ่งต้องใช้แรงดันประมาณ 10-30 กิโลปาสกาล
เนื่องจากขาดจังหวะไอดีและไอเสียที่แยกจากกันโดยเฉพาะ เครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะทั้งหมดจึงใช้โบลเวอร์ไล่ไอเสียหรือคอมเพรสเซอร์บางรูปแบบเพื่ออัดอากาศเข้ากระบอกสูบและช่วยในการกวาดล้างไอเสีย ซูเปอร์ชาร์จเจอร์แบบรูตส์ (Roots-type supercharger) ถูกนำมาใช้กับเครื่องยนต์เรือจนถึงช่วงกลางทศวรรษ 1950 แต่ตั้งแต่ ค.ศ. 1955 เป็นต้นมา ซูเปอร์ชาร์จเจอร์เหล่านี้ได้ถูกแทนที่ด้วยเทอร์โบชาร์จเจอร์อย่างแพร่หลาย โดยปกติแล้ว เครื่องยนต์ดีเซลเรือสองจังหวะจะมีเทอร์โบชาร์จเจอร์ขั้นเดียวพร้อมกังหันที่มีการไหลเข้าในแนวแกน (axial inflow) และการไหลออกในแนวรัศมี (radial outflow)
การไล่ไอเสียในเครื่องยนต์สองจังหวะ.
โดยทั่วไป การไล่ไอเสียมีอยู่สามประเภทที่เป็นไปได้:
แบบไหลแนวนอนเป็นการไล่ไอเสียที่ไม่สมบูรณ์และจำกัดระยะชัก แต่ผู้ผลิตบางรายก็ยังคงใช้ระบบนี้ แบบไหลย้อนกลับเป็นวิธีที่ง่ายมากในการไล่ไอเสีย และได้รับความนิยมในหมู่ผู้ผลิตจนถึงช่วงต้นทศวรรษ 1980 แบบไหลทางเดียวมีความซับซ้อนในการผลิตมากกว่าแต่ให้ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงสูงสุด ตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1980 ผู้ผลิตอย่าง MAN และ Sulzer ได้เปลี่ยนมาใช้ระบบนี้ ถือเป็นมาตรฐานสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะทาลทะเลสมัยใหม่
เชื้อเพลิงที่ใช้.
เครื่องยนต์ดีเซลเชื้อเพลิงคู่ (dual-fuel diesel engines) หรือเครื่องยนต์แก๊สดีเซล (gas diesel engines) จะเผาไหม้เชื้อเพลิงสองชนิดพร้อมกัน เช่น เชื้อเพลิงที่เป็นแก๊สและน้ำมันดีเซล น้ำมันดีเซลจะจุดระเบิดเองจากแรงอัด และจากนั้นจึงจุดระเบิดเชื้อเพลิงที่เป็นแก๊ส เครื่องยนต์ประเภทนี้ไม่จำเป็นต้องใช้หัวเทียนและทำงานคล้ายเครื่องยนต์ดีเซลทั่วไป
ชนิด.
กลุ่มขนาด.
เครื่องยนต์ดีเซลมีสามกลุ่มขนาด คือ