Дизель, как и карбюраторный двигатель, может работать и по четырехтактному, и по двухтактному циклу. Однако работа дизеля имеет принципиальные отличия от работы карбюраторного двигателя.
Первая особенность дизеля заключается в том, что при впуске в цилиндр поступает не горючая смесь, а атмосферный воздух. Это позволяет значительно увеличить степень сжатия1. Чем выше степень сжатия, тем быстрее и полнее сгорает рабочая смесь, тем большую мощность развивает двигатель и тем экономичнее он работает.
В карбюраторном двигателе чрезмерное сжатие рабочей смеси и слишком большое повышение температуры в камере сгорания создают условия, при которых рабочая смесь сгорает с детонацией2, или воспламеняется преждевременно. В первом случае двигатель перегревается, мощность его падает, а основные детали быстро выходят из строя. Во втором случае нормальная работа двигателя вообще становится невозможной. Поэтому в карбюраторных двигателях степень сжатия доводится только до определенного предела, примерно до 6—8, в зависимости от сорта применяемого горючего, быстроходности двигателя и его конструкции.
Цилиндры дизеля заполняются воздухом, а не горючей смесью, поэтому степень сжатия в этих двигателях может доводиться до 14—17. Благодаря этому современные дизели имеют более высокие экономические показатели, чем карбюраторные двигатели.
Вторая особенность дизеля заключается в том, что горючая смесь приготовляется в цилиндре двигателя непосредственно перед воспламенением.
В карбюраторном двигателе горючая смесь приготовляется вне цилиндров двигателя — в карбюраторе и впускном трубопроводе, засасывается в цилиндры и перед сгоранием сжимается до давления 7—12 кг/см2. Таким образом, горючая смесь в карбюраторном двигателе приготовляется на протяжении двух тактов — впуска и сжатия. Температура смеси за это время повышается и даже та часть горючего, которая попадает в цилиндр в жидком виде, успевает испариться и перемешаться с воздухом. Эти условия обеспечивают быстрое воспламенение и сгорание рабочей смеси при зажигании.
В дизеле, в отличие от карбюраторного двигателя, на смесеобразование отведено очень мало времени. Горючее впрыскивается в цилиндр в жидком виде только в конце такта сжатия. Поэтому в дизеле приняты специальные меры для того, чтобы обеспечить очень быстрое и интенсивное перемешивание жидкого горючего с воздухом. Горючее впрыскивается в камеру сгорания через отверстия ничтожно малого диаметра (порядка 0,15 мм) под исключительно большим давлением (в некоторых дизелях под давлением 1400 кг/см2). Это обеспечивает превращение жидкого горючего в мельчайшую пыль, которая пронизывает весь объем воздуха, сжатого в камере сгорания.
При высоких степенях сжатия, как 14—17, давление воздуха в цилиндре дизеля достигает 30—50 ат, вследствие чего температура воздуха повышается до 550—750°С. Горючее, введенное в среду воздуха, имеющего такую высокую температуру, воспламеняется. Надобность в системе зажигания отпадает, что является третьей особенностью дизеля.
Отсутствие системы зажигания является большим преимуществом дизеля перед карбюраторным двигателем, так как значительное число неисправностей, с которыми приходится иметь дело при эксплуатации карбюраторного двигателя, происходит в приборах системы зажигания.
Для того чтобы легче усвоить, чем отличается работа дизеля от работы карбюраторного двигателя, сопоставим процессы, происходящие в карбюраторном двигателе, с процессами, происходящими в дизеле (табл. 1).
Таблица 1
| Название такта | В карбюраторном двигателе | В дизеле |
| Впуск | Цилиндр заполняется горючей смесью, которая приготовляется в карбюраторе и впускном трубопроводе из распыленного бензина и воздуха | Цилиндр заполняется атмосферным воздухом |
| Сжатие | Рабочая смесь сжимается до давления 7—12 кг/см2. Происходит ее нагревание до 350—400°С, окончательное испарение горючего и его перемешивание с воздухом | Воздух сжимается до давления 30—50 кг/см2. Происходит его нагревание до 550—750°С |
| Рабочий ход | Рабочая смесь поджигается электрической искрой и воспламеняется. Температура и давление газов в цилиндре резко возрастают. Под давлением газов поршень опускается | В камеру сгорания впрыскивается жидкое горючее. При впрыске горючее распыливается, перемешивается с воздухом и вследствие высокой температуры воспламеняется. Температура и давление газов в цилиндре резко возрастают. Под давлением газов поршень опускается |
| Выпуск | Цилиндр очищается от отработавших газов | Цилиндр очищается от отработавших газов |
1. Степенью сжатия называется отношение полного объема цилиндра (объем цилиндра над поршнем, находящимся в нижней мертвой точке) к объему камеры сгорания.
2. Детонацией называется ненормальное сгорание с очень большой скоростью, сопровождаемое резкими увеличениями давления, повышением температуры и характерным стуком в двигателе.