เครื่องยนต์ดีเซล

เครื่องยนต์ดีเซล () ตั้งชื่อตามรูด็อล์ฟ ดีเซิล วิศวกรชาวเยอรมัน เป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในที่การจุดระเบิดของน้ำมันดีเซลเกิดจากอุณหภูมิที่สูงขึ้นของอากาศในกระบอกสูบเนื่องจากการอัดด้วยกลไก ดังนั้นเครื่องยนต์ดีเซลจึงถูกเรียกว่า เครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยการอัด (หรือ เครื่องยนต์ซีไอ) ซึ่งต่างจากเครื่องยนต์ที่ใช้หัวเทียนจุดระเบิดสารผสมอากาศกับเชื้อเพลิง เช่น เครื่องยนต์เบนซิน (เครื่องยนต์แกโซลีน) (ที่ใช้เชื้อเพลิงในสถานะแก๊ส เช่น แก๊สธรรมชาติหรือแก๊สปิโตรเลียมเหลว)

 บทนำ 
เครื่องยนต์ดีเซลทำงานโดยการอัดอากาศเพียงอย่างเดียว หรืออัดอากาศร่วมกับแก๊สที่เหลือจากการเผาไหม้จากไอเสีย (ที่เรียกว่าการหมุนเวียนไอเสีย หรือ "อีจีอาร์") อากาศถูกดูดเข้าสู่ห้องเผาไหม้ในจังหวะดูด และถูกอัดในจังหวะอัด การอัดนี้จะทำให้อุณหภูมิอากาศภายในกระบอกสูบสูงขึ้นจนน้ำมันดีเซลที่ถูกฉีดเป็นละอองเข้าสู่ห้องเผาไหม้สามารถจุดระเบิดได้เอง 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"Critical evaluation of the European diesel car boom - global comparison, environmental effects and various national strategies," 2013, Environmental Sciences Europe, volume 25, Article number: 15, retrieved December 5, 2022 ตามข้อมูลของคอนราด รีฟ (2012) ในเวลานั้นรถยนต์ดีเซลในสหภาพยุโรปมีสัดส่วนครึ่งหนึ่งของรถยนต์ที่จดทะเบียนใหม่ทั้งหมด อย่างไรก็ดี มลพิษทางอากาศและการปล่อยมลพิษโดยรวมของเครื่องยนต์ดีเซลนั้นควบคุมได้ยากกว่าเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์เบนซิน ดังนั้นปัจจุบันการใช้เครื่องยนต์ดีเซลในสหรัฐส่วนใหญ่จึงจำกัดอยู่แค่ในรถยนต์ขนาดใหญ่ทั้งบนถนนและนอกถนนHuffman, John Pearley: "Every New 2021 Diesel for Sale in the U.S. Today," March 6, 2021, Car and Driver, retrieved December 5, 2022Gorzelany, Jim: "The Best 15 Best Diesel Vehicles of 2021," April 23, 2021, U.S. News, retrieved December 5, 2022

แม้ในอดีตอุตสาหกรรมการบินจะเลี่ยงการใช้เครื่องยนต์ดีเซล แต่ในศตวรรษที่ 21 เครื่องยนต์ดีเซลสำหรับอากาศยานกลับได้รับความนิยมมากขึ้น ตั้งแต่ปลายทศวรรษ 1990 การพัฒนาและผลิตเครื่องยนต์ดีเซลสำหรับอากาศยานได้เพิ่มขึ้นอย่างก้าวกระโดด ด้วยเหตุผลหลายประการ รวมถึงข้อได้เปรียบโดยธรรมชาติของเครื่องยนต์ดีเซลเหนือเครื่องยนต์เบนซิน แต่ก็มีปัจจัยเฉพาะที่เพิ่งเกิดขึ้นในวงการการบินด้วยเช่นกัน โดยระหว่าง ค.ศ. 2002 ถึง 2018 มีการส่งมอบเครื่องยนต์ดังกล่าวไปแล้วกว่า 5,000 เครื่องทั่วโลก โดยเฉพาะสำหรับอากาศยานขนาดเล็กและอากาศยานไร้คนขับ"Inside the Diesel Revolution," August 1, 2018, Flying,  retrieved December 5, 2022O'Connor, Kate: "Diamond Rolls Out 500th DA40 NG," December 30, 2020 Updated: December 31, 2020, Avweb, retrieved December 5, 2022

 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:

ความดันคงตัว
ภายในเดือนมิถุนายน ค.ศ. 1893 ดีเซิลได้ตระหนักว่าวัฏจักรดั้งเดิมของเขาไม่สามารถทำงานได้ และได้นำวัฏจักรความดันคงตัวมาใช้แทน ดีเซลอธิบายวัฏจักรนี้ในคำขอจดสิทธิบัตร ค.ศ. 1895 สังเกตว่าไม่มีการกล่าวถึงอุณหภูมิการอัดที่สูงเกินกว่าอุณหภูมิการเผาไหม้อีกต่อไป ตอนนี้ระบุเพียงแค่ว่าการอัดต้องเพียงพอจะทำให้เกิดการจุดระเบิด

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 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 ชโรเทอร์และ 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 มีการเพิ่มการฉีดด้วยอากาศเข้าไปที่ฝาสูบของเครื่องยนต์และทำการทดสอบ 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

 เส้นเวลา 
ทศวรรษ 1890
 1893: เรียงความของรูด็อล์ฟ ดีเซิล Theory and Construction of a Rational Heat Motor (ทฤษฎีและการสร้างเครื่องจักรความร้อนที่เหมาะสม) ได้รับการตีพิมพ์
 1893: 21 กุมภาพันธ์ ดีเซิลและบริษัท Maschinenfabrik Augsburg ลงนามในสัญญาที่อนุญาตให้ดีเซิลสร้างเครื่องยนต์ต้นแบบ
 1893: 23 กุมภาพันธ์ ดีเซิลได้รับสิทธิบัตร (RP 67207) "Arbeitsverfahren und Ausführungsart für Verbrennungsmaschinen" (วิธีการทำงานและเทคนิคสำหรับเครื่องยนต์สันดาปภายใน)
 1893: 10 เมษายน ดีเซิลและบริษัท Krupp ลงนามในสัญญาที่อนุญาตให้ดีเซลสร้างเครื่องยนต์ต้นแบบ
 1893: 24 เมษายน ทั้งบริษัท Krupp และ Maschinenfabrik Augsburg ตัดสินใจร่วมมือกันและสร้างเครื่องยนต์ต้นแบบเพียงเครื่องเดียวในเอาคส์บวร์ค
 1893: กรกฎาคม เครื่องต้นแบบตัวแรกสร้างเสร็จ
 1893: 10 สิงหาคม ดีเซิลฉีดเชื้อเพลิง (น้ำมันเบนซิน) เป็นครั้งแรก ส่งผลให้เกิดการเผาไหม้และทำลายตัวชี้บอก
 1893: 30 พฤศจิกายน ดีเซิลยื่นขอสิทธิบัตร (RP 82168) สำหรับกระบวนการเผาไหม้ที่ได้รับการปรับปรุง เขาได้รับสิทธิบัตรนี้ในวันที่ 12 กรกฎาคม ค.ศ. 1895
 1894: 18 มกราคม หลังการปรับปรุงเครื่องยนต์ต้นแบบตัวแรกให้เป็นเครื่องยนต์ต้นแบบตัวที่สอง การทดสอบด้วยเครื่องต้นแบบตัวที่สองก็เริ่มต้นขึ้น
 1894: 17 กุมภาพันธ์ เครื่องยนต์ต้นแบบตัวที่สองทำงานได้เป็นครั้งแรก
 1895: 30 มีนาคม ดีเซิลยื่นขอสิทธิบัตร (RP 86633) สำหรับกระบวนการสตาร์ตเครื่องยนต์ด้วยอากาศอัด
 1895: 26 มิถุนายน เครื่องยนต์ต้นแบบตัวที่สองผ่านการทดสอบด้วยเบรกเป็นครั้งแรก
 1895: ดีเซลยื่นขอสิทธิบัตรสหรัฐเลขที่ 608845
 1895: 8 พฤศจิกายน – 20 ธันวาคม มีการทดสอบชุดหนึ่งกับเครื่องยนต์ต้นแบบตัวที่สอง มีการบันทึกชั่วโมงการทำงานรวมทั้งสิ้น 111 ชั่วโมง
 1896: 30 เมษายน อิมานูเอล เลาส์เตอร์ เขียนแบบเครื่องยนต์ต้นแบบตัวที่สามและตัวสุดท้ายเสร็จสมบูรณ์
 1896: 6 ตุลาคม เครื่องยนต์ต้นแบบตัวที่สามและตัวสุดท้ายสร้างเสร็จ
 1897: 1 กุมภาพันธ์ เครื่องยนต์ต้นแบบของดีเซิลทำงานได้และพร้อมสำหรับการทดสอบประสิทธิภาพและการผลิตในที่สุด
 1897: 9 ตุลาคม อดอลฟัส บุช ได้รับสิทธิ์การใช้เครื่องยนต์ดีเซลสำหรับสหรัฐและแคนาดา
 1897: 29 ตุลาคม รูด็อล์ฟ ดีเซิลได้รับสิทธิบัตร (DRP 95680) สำหรับการอัดบรรจุอากาศเครื่องยนต์ดีเซล
 1898: 1 กุมภาพันธ์ บริษัท Diesel Motoren-Fabrik Actien-Gesellschaft ได้รับการจดทะเบียน
 1898: มีนาคม เครื่องยนต์ดีเซลเชิงพาณิชย์เครื่องแรก มีกำลัง 2×30 แรงม้า (2×22 กิโลวัตต์) ได้รับการติดตั้งในโรงงานเค็มพ์เทินเทนของบริษัท Vereinigte Zündholzfabriken A.G.
 1898: 17 กันยายน บริษัท Allgemeine Gesellschaft für Dieselmotoren A.-G. ได้รับการก่อตั้ง
 1899: มีการสร้างเครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะเครื่องแรกที่ประดิษฐ์โดยฮูโก กึลด์เนอร์

ทศวรรษ 1900
 1901: อิมานูเอล เลาว์เตอร์ ออกแบบเครื่องยนต์ดีเซลลูกสูบทรังก์ (trunk piston) ตัวแรก (DM 70)
 1901: ภายในปีนี้ บริษัท MAN ได้ผลิตกระบอกสูบเครื่องยนต์ดีเซลสำหรับใช้งานเชิงพาณิชย์จำนวน 77 กระบอกสูบ
 1903: มีการปล่อยเรือที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซลลำแรกสองลำ ใช้สำหรับการเดินเรือในแม่น้ำและคลอง ได้แก่ เรือบรรทุกน้ำมันแนฟทา Vandal และ Sarmat
 1904: ฝรั่งเศสปล่อยเรือดำน้ำดีเซลลำแรก Aigrette
 1905: 14 มกราคม: ดีเซิลยื่นจดสิทธิบัตรการฉีดรวม (unit injection) (L20510I/46a)
 1905: Büchi ผลิตเทอร์โบชาร์จเจอร์และอินเตอร์คูลเลอร์สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลเป็นครั้งแรก
 1906: บริษัท Diesel Motoren-Fabrik Actien-Gesellschaft ถูกยุบ
 1908: สิทธิบัตรของดีเซิลหมดอายุ
 1908: รถบรรทุกคันแรกที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซลได้ปรากฏขึ้น
 1909: 14 มีนาคม: พรอสเปอร์ ลอเรนจ์ ยื่นจดสิทธิบัตรการฉีดเข้าห้องเผาไหม้ช่วย (precombustion chamber injection) ต่อมาเขาได้สร้างเครื่องยนต์ดีเซลเครื่องแรกที่ใช้ระบบนี้

 ทศวรรษ 1910 
 1910: บริษัท MAN เริ่มผลิตเครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะ
 1910: 26 พฤศจิกายน เจมส์ แมกเคกนี ยื่นสิทธิบัตรสำหรับการฉีดรวม ต่างจากดีเซลตรงที่เขาสามารถสร้างตัวฉีดรวมที่ใช้งานได้จริงสำเร็จ
 1911: 27 พฤศจิกายน บริษัท Allgemeine Gesellschaft für Dieselmotoren A.-G. ถูกยุบ
 1911: อู่ต่อเรือ Germania ในคีล สร้างเครื่องยนต์ดีเซลขนาด 850 แรงม้า (625 กิโลวัตต์) สำหรับเรือดำน้ำเยอรมัน เครื่องยนต์เหล่านี้ถูกติดตั้งใน ค.ศ. 1914
 1912: บริษัท MAN สร้างเครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะสองทาง (double-acting piston two-stroke) ตัวแรก
 1912: รถจักรที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซลคันแรกถูกนำมาใช้ในเส้นทางรถไฟสวิสเซอร์แลนด์ Winterthur–Romanshorn
 1912: เรือ MS Selandia เป็นเรือเดินสมุทรลำแรกที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซล
 1913: เครื่องยนต์ดีเซล NELSECO ถูกติดตั้งในเรือเชิงพาณิชย์และเรือดำน้ำของกองทัพเรือสหรัฐ
 1913: 29 กันยายน รูด็อล์ฟ ดีเซิล เสียชีวิตอย่างลึกลับขณะโดยสารเรือ SS Dresden ข้ามช่องแคบอังกฤษ
 1914: บริษัท MAN สร้างเครื่องยนต์สองจังหวะขนาด 900 แรงม้า (662 กิโลวัตต์) สำหรับเรือดำน้ำของเนเธอร์แลนด์
 1919: พรอสเปอร์ ลอเรนจ์ ได้รับสิทธิบัตรสำหรับส่วนประกอบห้องเผาไหม้ช่วยซึ่งรวมหัวฉีดเข็ม และเป็นปีที่เครื่องยนต์ดีเซลตัสแรกจากบริษัท Cummins ถือกำเนิดขึ้น
 ทศวรรษ 1920 
 1923: ในงานแสดงสินค้า DLG ที่เคอนิชส์แบร์ค มีการเปิดตัวรถแทรกเตอร์การเกษตรคันแรกที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซล Benz-Sendling S6 ต้นแบบ
 1923: 15 ธันวาคม รถบรรทุกคันแรกที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซลฉีดตรงได้รับการทดสอบโดย MAN ในปีเดียวกันนั้น Benz ได้สร้างรถบรรทุกที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซลแบบห้องเผาไหม้ช่วย
 1923: เครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะไล่ไอเสียไหลย้อนกลับตัวแรกได้ถือกำเนิดขึ้น
 1924: บริษัท Fairbanks-Morse เปิดตัวเครื่องยนต์สองจังหวะ Y-VA (ภายหลังเปลี่ยนชื่อเป็น Model 32)
 1925: บริษัท Sendling เริ่มผลิตรถแทรกเตอร์การเกษตรที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซลออกสู่ตลาดเป็นจำนวนมาก
 1927: บริษัท Bosch เปิดตัวปั๊มตัวฉีดแถวเรียง (inline injection pump) ตัวแรกสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลในยานยนต์
 1929: รถยนต์นั่งคันแรกที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซลได้ปรากฏขึ้น เครื่องยนต์ของรถคันนี้เป็นเครื่องยนต์ออตโตที่ถูกดัดแปลงให้ใช้หลักการของดีเซิลและติดตั้งปั๊มตัวฉีด Bosch หลังจากนั้นก็มีรถยนต์ต้นแบบดีเซลอื่น ๆ ตามมาอีกหลายรุ่น
 ทศวรรษ 1930 
 1933: บริษัท Junkers Motorenwerke ในเยอรมนี เริ่มผลิตเครื่องยนต์ดีเซลอากาศยานที่ประสบความสำเร็จสูงสุดในประวัติศาสตร์ Jumo 205 ซึ่งเมื่อสงครามโลกครั้งที่สองเริ่มต้นขึ้น มีการผลิตออกมาแล้วกว่า 900 ตัว โดยมีพิกัดกำลังขณะบินขึ้นที่ 645 กิโลวัตต์
 1933: บริษัท General Motors ใช้เครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะ Winton 201A รุ่นใหม่ที่มี roots-blown และหัวฉีดรวมเพื่อขับเคลื่อนนิทรรศการสายการผลิตรถยนต์ในงานชิคาโกเวิล์ดแฟร์ (A Century of Progress) เครื่องยนต์รุ่นนี้มีให้เลือกหลายขนาดตั้งแต่ 600-900 แรงม้า (447–671 กิโลวัตต์)
 1934: บริษัท Budd สร้างรถไฟโดยสารดีเซล-ไฟฟ้าขบวนแรกในสหรัฐ ชื่อว่า Pioneer Zephyr 9900 โดยใช้เครื่องยนต์วินตัน
 1935: รถยนต์ Citroën Rosalie ได้รับการติดตั้งเครื่องยนต์ดีเซลห้องหมุนวนรุ่นแรก ๆ เพื่อวัตถุประสงค์ในการทดสอบ ขณะที่ Daimler-Benz เริ่มผลิตเครื่องยนต์ Mercedes-Benz OM 138 ซึ่งเป็นเครื่องยนต์ดีเซลสำหรับรถยนต์นั่งผลิตจำนวนมากตัวแรก และเป็นหนึ่งในเครื่องยนต์ดีเซลสำหรับรถยนต์นั่งเพียงไม่กี่รุ่นในยุคนั้นที่ประสบความสำเร็จในเชิงพาณิชย์ โดยมีกำลัง 45 แรงม้า (33 กิโลวัตต์)
 1936: 4 มีนาคม เรือเหาะ LZ 129 Hindenburg อากาศยานขนาดใหญ่ที่สุดเท่าที่เคยสร้างมา ได้ทะยานขึ้นเป็นครั้งแรก โดยขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์ดีเซล V16 Daimler-Benz LOF 6 จำนวน 4 ตัว แต่ละตัวมีกำลัง 1,200 แรงม้า (883 กิโลวัตต์)
 1936: เริ่มผลิตรถยนต์นั่งผลิตจำนวนมากรุ่นแรกที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซล (Mercedes-Benz 260 D)
 1937: คอนสแตนติน ฟีโอโดโรวิช เชลปัน ได้พัฒนาเครื่องยนต์ดีเซล V-2 ซึ่งต่อมาถูกนำไปใช้ในรถถังโซเวียต T-34 ที่ได้รับการยอมรับอย่างกว้างขวางว่าเป็นรถถังที่มีแชสซีดีที่สุดในสงครามโลกครั้งที่สอง
 1938: บริษัท General Motors ก่อตั้งแผนก GM Diesel ซึ่งต่อมาเปลี่ยนชื่อเป็น Detroit Diesel และเปิดตัวเครื่องยนต์สองจังหวะรอบสูงกำลังปานกลางสูบเรียง Series 71 ที่เหมาะสำหรับรถยนต์บนถนนและการใช้งานทางทะเล
 ทศวรรษ 1940 
 1946: เคลสซี คัมมินส์ ได้รับสิทธิบัตรสำหรับ ตัวป้อนและฉีดเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์เผาไหม้น้ำมัน ที่ประกอบด้วยส่วนประกอบแยกกันสำหรับสร้างแรงดันการฉีดและกำหนดจังหวะการฉีด
 1946: บริษัท Klöckner-Humboldt-Deutz (KHD) นำเครื่องยนต์ดีเซลระบายความร้อนด้วยอากาศผลิตจำนวนมากออกสู่ตลาด
 ทศวรรษ 1950 
 1950: KHD กลายเป็นผู้นำตลาดเครื่องยนต์ดีเซลระบายความร้อนด้วยอากาศของโลก
 1951: เจ. ซีกฟรีด เมอเรอร์  ได้รับสิทธิบัตร M-System การออกแบบห้องเผาไหม้ทรงกลมตรงกลางลูกสูบ (DBP 865683)
 1953: เครื่องยนต์ดีเซลรถยนต์นั่งแบบฉีดเข้าห้องหมุนวนรุ่นแรกที่ผลิตในเชิงพาณิชย์ (Borgward/Fiat)
 1954: Daimler-Benz เปิดตัวเครื่องยนต์ Mercedes-Benz OM 312 A เครื่องยนต์ดีเซลอุตสาหกรรมหกสูบเรียงขนาด 4.6 ลิตรพร้อมเทอร์โบชาร์จเจอร์ ให้กำลัง 115 แรงม้า (85 กิโลวัตต์) แต่พิสูจน์แล้วว่าไม่น่าเชื่อถือ
 1954: Volvo ผลิตเครื่องยนต์ TD 96 เทอร์โบชาร์จจำนวน 200 เครื่อง เครื่องยนต์ขนาด 9.6 ลิตรนี้ให้กำลัง 185 แรงม้า (136 กิโลวัตต์)
 1955: การใช้เทอร์โบชาร์จสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลทางทะเลสองจังหวะของ MAN กลายเป็นมาตรฐาน
 1959: รถยนต์ Peugeot 403 กลายเป็นรถเก๋งที่ผลิตในเชิงพาณิชย์นอกเยอรมนีตะวันตกคันแรกที่มีตัวเลือกเครื่องยนต์ดีเซล

 ทศวรรษ 1960 
 1964: ฤดูร้อน Daimler-Benz เปลี่ยนจากการฉีดเข้าห้องเผาไหม้ช่วยมาเป็นการฉีดตรงแบบควบคุมด้วยเกลียว
 1962–65: ระบบเบรกกำลังอัดดีเซล (diesel compression braking system) ซึ่งในที่สุดผลิตโดยบริษัท Jacobs Manufacturing และมีชื่อเล่นว่า "Jake Brake" ได้ถูกคิดค้นและจดสิทธิบัตรโดยเคลสซี คัมมินส์

 ทศวรรษ 1970 
 1972: KHD เปิดตัวระบบ AD-System (Allstoff-Direkteinspritzung) หรือการฉีดตรง "ทุกเชื้อเพลิง" สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลของตน เครื่องยนต์ดีเซลที่ใช้ระบบ AD สามารถทำงานได้ด้วยเชื้อเพลิงเหลวแทบทุกชนิด แต่มีการติดตั้งหัวเทียนเสริมที่จะทำงานหากคุณภาพการจุดระเบิดของเชื้อเพลิงต่ำเกินไป
 1976: การพัฒนาการฉีดแบบคอมมอนเรล (common rail) เริ่มต้นขึ้นที่สถาบันเทคโนโลยีแห่งสหพันธ์สวิส ซือริช (ETH Zürich)
 1976: Volkswagen Golf กลายเป็นรถยนต์นั่งขนาดเล็กรุ่นแรกที่มีเครื่องยนต์ดีเซลให้เลือก
 1978: Daimler-Benz ผลิตเครื่องยนต์ดีเซลสำหรับรถยนต์นั่งรุ่นแรกที่มีเทอร์โบชาร์จเจอร์ (เครื่องยนต์ Mercedes-Benz OM617)
 1979:  มีการสร้างต้นแบบเครื่องยนต์ครอสเฮด (crosshead) สองจังหวะรอบต่ำตัวแรกที่ใช้การฉีดแบบคอมมอนเรล

 ทศวรรษ 1980 
 1981/82: การไล่ไอเสียไหลทางเดียวสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลทางทะเลสองจังหวะกลายเป็นมาตรฐาน
 1982: สิงหาคม Toyota เปิดตัวชุดควบคุมเครื่องยนต์ (ECU) ควบคุมด้วยไมโครโพรเซสเซอร์สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลสู่ตลาดญี่ปุ่น
 1985: ธันวาคม มีการทดสอบการฉีดคอมมอนเรลสำหรับรถบรรทุกบนถนนโดยใช้เครื่องยนต์ 6VD 12,5/12 GRF-E ที่ดัดแปลงในรถ IFA W50
 1987: Daimler-Benz เปิดตัวปั๊มตัวฉีดควบคุมด้วยอิเล็กทรอนิกส์สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลรถบรรทุก
 1988:  Fiat Croma กลายเป็นรถยนต์นั่งผลิตจำนวนมากคันแรกของโลกที่มีเครื่องยนต์ดีเซลฉีดตรง
 1989: Audi 100 เป็นรถยนต์นั่งคันแรกของโลกที่มีเครื่องยนต์ดีเซลเทอร์โบอินเตอร์คูลเลอร์ ฉีดตรง และควบคุมด้วยอิเล็กทรอนิกส์ มี BMEP (ความดันประสิทธิเฉลี่ยสำหรับแรงม้าเพลา) 1.35 เมกะปาสกาล และ BSFC (การกินเชื้อเพลิงจำเพาะสำหรับแรงม้าเพลา) 198 กรัม/(กิโลวัตต์·ชั่วโมง) 

 ทศวรรษ 1990 
 1992: 1 กรกฎาคม มาตรฐานไอเสีย Euro 1 มีผลบังคับใช้
 1993: เครื่องยนต์ดีเซลรถยนต์นั่งตัวแรกที่มีสี่ลิ้นต่อหนึ่งสูบคือ Mercedes-Benz OM 604
 1994: ระบบหัวฉีดรวมโดยบริษัท Bosch สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลของรถบรรทุก
 1996: เครื่องยนต์ดีเซลตัวแรกที่มีการฉีดตรงและสี่ลิ้นต่อหนึ่งสูบใช้ในรถยนต์ Opel Vectra
 1996: ปั๊มตัวฉีดแบบจานจ่ายลูกสูบแฉกดาวรุ่นแรกโดยบริษัท Bosch
 1997: เครื่องยนต์ดีเซลคอมมอนเรลผลิตจำนวนมากรุ่นแรกสำหรับรถยนต์นั่งคือ Fiat 1.9 JTD
 1998: รถยนต์ BMW E36 ที่ได้รับการดัดแปลงสามารถชนะการแข่งขัน 24 Hours Nürburgring รถคันนี้มีชื่อว่า 320d ใช้เครื่องยนต์ดีเซลสี่สูบเรียงขนาด 2 ลิตรพร้อมการฉีดตรงและปั๊มตัวฉีดแบบจานจ่ายควบคุมด้วยเกลียว (Bosch VP 44) ให้กำลัง 180 กิโลวัตต์ (240 แรงม้า) การกินเปลืองเชื้อเพลิงอยู่ที่ 23 ลิตร/100 กิโลเมตร ใช้เพียงครึ่งหนึ่งของรถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์ออตโต (เบนซิน) ที่มีสมรรถนะใกล้เคียงกัน
 1998: Volkswagen เปิดตัวเครื่องยนต์ VW EA188 Pumpe-Düse (1.9 TDI) พร้อมตัวฉีดรวมควบคุมด้วยอิเล็กทรอนิกส์พัฒนาโดย Bosch
 1999: Daimler-Chrysler นำเสนอเครื่องยนต์ดีเซลสามสูบคอมมอนเรลตัวแรกในรถยนต์นั่ง (Smart City Coupé)

 ทศวรรษ 2000 
 2000: Peugeot เปิดตัวตัวกรองอนุภาคดีเซล (diesel particulate filter) สำหรับรถยนต์นั่ง
 2002: เทคโนโลยีตัวฉีดไพอีโซอิเล็กทริกโดย
 2003: เทคโนโลยีตัวฉีดไพอีโซอิเล็กทริกโดย Bosch และ Delphi
 2004: BMW เปิดตัวระบบเทอร์โบชาร์จสองขั้น (dual-stage turbocharging) ด้วยเครื่องยนต์ BMW M57
 2006: เครื่องยนต์ดีเซลที่ทรงพลังที่สุดในโลก Wärtsilä-Sulzer RTA96-C ถูกผลิตขึ้น มีกำลัง 80,080 กิโลวัตต์
 2006: Audi R10 TDI ซึ่งติดตั้งเครื่องยนต์ V12-TDI ขนาด 5.5 ลิตร กำลัง 476 กิโลวัตต์ (638 แรงม้า) คว้าแชมป์การแข่งขัน 2006 24 Hours of Le Mans
 2006: Daimler-Chrysler เปิดตัวเครื่องยนต์สำหรับรถยนต์นั่งผลิตจำนวนมากตัวแรกที่ใช้การบำบัดไอเสียด้วยการรีดิวซ์เร่งปฏิกิริยาแบบเลือก (selective catalytic reduction) Mercedes-Benz OM 642 และเป็นไปตามมาตรฐานไอเสีย Tier2Bin8 อย่างสมบูรณ์
 2008: Volkswagen เปิดตัวตัวเร่งปฏิกิริยา LNT สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลในรถยนต์นั่งด้วยเครื่องยนต์ VW 2.0 TDI
 2008: Volkswagen เริ่มการผลิตเครื่องยนต์ดีเซลสำหรับรถยนต์นั่งที่ใหญ่ที่สุด Audi 6-litre V12 TDI
 2008: Subaru เปิดตัวเครื่องยนต์ดีเซลสูบนอนชน (horizontally opposed diesel engine) ตัวแรกที่ติดตั้งในรถยนต์นั่ง โดยเป็นเครื่องยนต์คอมมอนเรลขนาด 2 ลิตร กำลัง 110 กิโลวัตต์

 ทศวรรษ 2010 
 2010: Mitsubishi พัฒนาและเริ่มผลิตเครื่องยนต์ดีเซลสำหรับรถยนต์นั่ง 4N13 1.8 ลิตร DOHC I4 เครื่องยนต์ดีเซลตัวแรกของโลกที่ใช้ระบบลิ้นแปรผัน (variable valve timing)
 2012: BMW เปิดตัวเทอร์โบชาร์จสองขั้นพร้อมเทอร์โบชาร์จเจอร์สามตัวสำหรับเครื่องยนต์ BMW N57
 2015: เปิดตัวระบบคอมมอนเรลที่ทำงานด้วยความดัน 2,500 บาร์
 2015: ในเรื่องอื้อฉาวการปล่อยไอเสียของ Volkswagen สำนักงานคุ้มครองสิ่งแวดล้อมสหรัฐ (US EPA) ออกประกาศการละเมิดรัฐบัญญัติอากาศสะอาดต่อ Volkswagen Group หลังพบว่า Volkswagen จงใจตั้งโปรแกรมเครื่องยนต์ดีเซลเทอร์โบฉีดตรง (TDI) ให้เปิดใช้งานการควบคุมไอเสียบางอย่างเฉพาะในระหว่างการทดสอบไอเสียในห้องปฏิบัติการ

 หลักการทำงาน 
 ภาพรวม 
คุณลักษณะของเครื่องยนต์ดีเซลมีดังนี้:
 ใช้การจุดระเบิดด้วยการอัด (compression ignition) แทนการใช้เครื่องสำเร็จจุดระเบิด เช่น หัวเทียน
 การผสมเชื้อเพลิงภายใน ในเครื่องยนต์ดีเซล สารผสมของอากาศกัยเชื้อเพลิงจะเกิดขึ้นภายในห้องเผาไหม้เท่านั้น
 การควบคุมแรงบิดคุณภาพ (quality torque control) ปริมาณแรงบิดที่เครื่องยนต์ดีเซลสร้างขึ้นไม่ได้ถูกควบคุมโดยการลดอากาศเข้า (ต่างจากเครื่องยนต์เบนซินจุดระเบิดด้วยประกายไฟทั่วไป ซึ่งลดอากาศไหลเพื่อควบคุมแรงบิดที่ผลิต) แต่ปริมาตรของอากาศที่เข้าสู่เครื่องยนต์จะถูกทำให้มากที่สุดตลอดเวลา และผลผลิตแรงบิดจะถูกควบคุมโดยการควบคุมปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีดเข้าไปเพียงอย่างเดียว
 อัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงสูง เครื่องยนต์ดีเซลทำงานที่อัตราส่วนอากาศต่อเชื้อเพลิงโดยรวมที่บางกว่าอัตราส่วนปริมาณสัมพันธ์ (stoichiometric ratio) อย่างมีนัยสำคัญ
 เปลวไฟแบบแพร่กระจาย (diffusion flame) ในระหว่างการเผาไหม้ ออกซิเจนจะต้องแพร่เข้าไปในเปลวไฟก่อน แทนที่จะมีออกซิเจนและเชื้อเพลิงผสมกันอยู่แล้วก่อนการเผาไหม้ ซึ่งจะทำให้เกิดเปลวไฟแบบผสมล่วงหน้า (premixed flame)
 สารผสมอากาศกับเชื้อเพลิงไม่เป็นเนื้อเดียวกัน ในเครื่องยนต์ดีเซล ไม่มีการกระจายตัวของเชื้อเพลิงและอากาศอย่างสม่ำเสมอภายในกระบอกสูบ นั่นเป็นเพราะกระบวนการเผาไหม้จะเริ่มขึ้นเมื่อสิ้นสุดระยะการฉีด ก่อนสารผสมอากาศกับเชื้อเพลิงที่เป็นเนื้อเดียวกันจะสามารถก่อตัวขึ้นได้
 คุณสมบัติเชื้อเพลิงที่ต้องการ คือ ประสิทธิภาพการจุดระเบิดสูง (เลขซีเทน) แทนที่จะเป็นคุณสมบัติต้านทานการน็อกสูง (เลขออกเทน) ซึ่งเป็นที่ต้องการสำหรับเครื่องยนต์เบนซิน
 วัฏจักรเทอร์โมไดนามิกส์ 

เครื่องยนต์สันดาปภายในดีเซลต่างจากเครื่องยนต์ที่ใช้น้ำมันเบนซินแบบวัฏจักรออตโตโดยใช้อากาศร้อนที่ถูกอัดด้วยความดันสูงในการจุดระเบิดเชื้อเพลิงแทนการใช้หัวเทียน (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 การเริ่มต้นระเหยของเชื้อเพลิงทำให้เกิดการหน่วงเวลาก่อนการจุดระเบิดและเป็นที่มาของเสียงเคาะ (knocking) เฉพาะของเครื่องยนต์ดีเซลเนื่องจากไอน้ำมันถึงจุดติดไฟและทำให้ความดันเหนือลูกสูบเพิ่มขึ้นอย่างกะทันหัน (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:
 เครื่องยนต์รอบสูง (> 1,000 รอบต่อนาที)
 เครื่องยนต์รอบกลาง (300–1,000 รอบต่อนาที) และ
 เครื่องยนต์รอบต่ำ (< 300 รอบต่อนาที)

 เครื่องยนต์ดีเซลรอบสูง
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

 เครื่องยนต์ดีเซลรอบกลาง
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

 เครื่องยนต์ดีเซลรอบต่ำ

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:
 การไล่ไอเสียไหลทางเดียว (uniflow scavenging)
 การไล่ไอเสียไหลแนวนอน (crossflow scavenging)
 การไล่ไอเสียไหลย้อนกลับ (reverse flow scavenging)

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
 การฉีดเชื้อเพลิง 
เชื้อเพลิงถูกฉีดด้วยความดันสูงเข้าไปในห้องเผาไหม้ "ห้องหมุนวน" หรือ "ห้องเผาไหม้ช่วย" ต่างจากเครื่องยนต์เบนซินที่มักฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปในท่อร่วมไอดีหรือคาร์บูเรเตอร์ เครื่องยนต์ที่ฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปในห้องเผาไหม้หลักเรียกว่าเครื่องยนต์ฉีดตรง (DI) ขณะที่เครื่องยนต์ที่ใช้ห้องหมุนวนหรือห้องเผาไหม้ช่วยเรียกว่าเครื่องยนต์ฉีดอ้อม (IDI)

 การฉีดตรง 

เครื่องยนต์ดีเซลฉีดส่วนใหญ่จะมีเบ้าเผาไหม้อยู่ที่ด้านบนลูกสูบซึ่งเป็นจุดที่เชื้อเพลิงจะถูกฉีดเข้าไป สามารถใช้วิธีการฉีดได้หลายแบบ โดยปกติแล้ว เครื่องยนต์ที่ใช้การฉีดตรงแบบกลไกควบคุมด้วยเกลียว (helix-controlled) จะมีปั๊มตัวฉีดแบบแถวเรียง (inline) หรือแบบจานจ่าย (distributor) สำหรับกระบอกสูบแต่ละอัน ลูกสูบที่เกี่ยวข้องในปั๊มเชื้อเพลิงจะทำหน้าที่ตวงปริมาณเชื้อเพลิงที่เหมาะสมและกำหนดจังหวะการฉีดแต่ละครั้ง เครื่องยนต์เหล่านี้ใช้ตัวฉีด (injector) ซึ่งเป็นลิ้นสปริงที่มีความแม่นยำสูงที่จะเปิดและปิดตามความดันเชื้อเพลิงที่กำหนดไว้ ท่อเชื้อเพลิงความดันสูงแยกกันจะเชื่อมต่อปั๊มเชื้อเพลิงกับกระบอกสูบแต่ละอัน ปริมาณเชื้อเพลิงสำหรับการเผาไหม้แต่ละครั้งถูกควบคุมโดยร่องเอียงบนลูกสูบซึ่งจะหมุนเพียงไม่กี่องศาเพื่อปล่อยความดันออก โดยการควบคุมนี้จะทำโดยตัวควบคุมรอบแบบกลไก (mechanical governor) ซึ่งประกอบด้วยตุ้มน้ำหนักที่หมุนตามรอบเครื่องยนต์และถูกจำกัดด้วยสปริงและคานงัด ตัวฉีดจะถูกเปิดค้างไว้ด้วยความดันเชื้อเพลิง สำหรับเครื่องยนต์รอบสูง ลูกสูบของปั๊มจะถูกรวมไว้ในชุดเดียวกัน โดยปกติแล้วความยาวของท่อเชื้อเพลิงจากปั๊มไปยังตัวฉีดแต่ละอันจะเท่ากันเพื่อให้ได้ความล่าช้าของความดันที่เท่ากัน เครื่องยนต์ดีเซลฉีดตรงมักใช้ตัวฉีดเชื้อเพลิงแบบรูเล็ก (orifice-type)

การควบคุมการฉีดเชื้อเพลิงด้วยอิเล็กทรอนิกส์ได้เปลี่ยนเครื่องยนต์ฉีดตรงโดยสิ้นเชิง เพราะช่วยให้สามารถควบคุมการเผาไหม้ได้ดียิ่งขึ้น

 คอมมอนเรล
ระบบฉีดตรงคอมมอนเรล (CR) ไม่ได้รวมหน้าที่การวัดปริมาณเชื้อเพลิง การเพิ่มความดัน และการส่งจ่ายไว้ในชุดเดียวเหมือนในกรณีปั๊มแบบจานจ่าย Bosch (Bosch distributor-type pump) เป็นต้น แต่จะมีปั๊มความดันสูงเป็นตัวจ่ายเชื้อเพลิงให้แก่ระบบคอมมอนเรล โดยข้อกำหนดของตัวฉีดแต่ละอันของแต่ละกระบอกสูบจะถูกจ่ายจากแหล่งเก็บเชื้อเพลิงความดันสูงร่วมกันนี้ ระบบควบคุมดีเซลอิเล็กทรอนิกส์ (EDC) จะควบคุมทั้งความดันในรางและการฉีดขึ้นอยู่กับสภาพการทำงานของเครื่องยนต์ ตัวฉีดของระบบคอมมอนเรลรุ่นเก่าใช้ลูกสูบที่ขับด้วยโซเลนอยด์เพื่อยกเข็มตัวฉีด ขณะที่หัวฉีดคอมมอนเรลรุ่นใหม่กว่าใช้ลูกสูบที่ขับด้วยตัวกระตุ้นไพอีโซอิเล็กทริก ซึ่งมีมวลที่เคลื่อนที่ได้น้อยกว่าและทำให้สามารถฉีดได้บ่อยขึ้นในระยะเวลาอันสั้น  ระบบคอมมอนเรลในยุคแรกถูกควบคุมโดยกลไก

ความดันฉีดของระบบคอมมอนเรลสมัยใหม่มีตั้งแต่ 140 ถึง 270 เมกะปาสกาล

 การฉีดอ้อม 

เครื่องยนต์ดีเซลฉีดอ้อม (IDI) จะส่งเชื้อเพลิงเข้าไปในห้องขนาดเล็กที่เรียกว่าห้องหมุนวน ห้องเผาไหม้ช่วย หรือห้องช่วย ซึ่งเชื่อมต่อกับกระบอกสูบด้วยช่องอากาศแคบ ๆ โดยทั่วไปแล้ว ห้องเผาไหม้ช่วยมีจุดประสงค์เพื่อเพิ่มความปั่นป่วนอากาศสำหรับการผสมเชื้อเพลิงกับอากาศให้ดีขึ้น ระบบนี้ยังช่วยให้เครื่องยนต์ทำงานได้นุ่มนวลและเงียบขึ้น และเนื่องจากการผสมเชื้อเพลิงเป็นไปได้ด้วยความช่วยเหลือจากความปั่นป่วนอากาศ ทำให้แรงดันตัวฉีดสามารถต่ำลงได้ ระบบฉีดอ้อมส่วนใหญ่ใช้ตัวฉีดแบบรูเล็กเดี่ยว ห้องเผาไหม้ช่วยมีข้อเสียคือทำให้ประสิทธิภาพลดลงเนื่องจากมีการสูญเสียความร้อนไปยังระบบหล่อเย็นของเครื่องยนต์มากขึ้น ซึ่งจำกัดการเผาไหม้ ทำให้ประสิทธิภาพลดลง 5–10% เครื่องยนต์ฉีดอ้อมยังสตาร์ตติดยากกว่าและมักต้องใช้หัวเผา เครื่องยนต์ฉีดอ้อมอาจมีต้นทุนการผลิตถูกกว่า แต่โดยทั่วไปต้องใช้อัตราส่วนการอัดสูงกว่าเครื่องยนต์ฉีดตรง เครื่องยนต์ฉีดอ้อมยังทำให้การสร้างเครื่องยนต์ที่ทำงานได้นุ่มนวลและเงียบขึ้นด้วยระบบตัวฉีดแบบกลไกอย่างง่ายทำได้ง่ายขึ้นเนื่องจากจังหวะการฉีดอย่างแม่นยำไม่ได้มีความสำคัญมากเท่าที่ควร เครื่องยนต์ยานยนต์สมัยใหม่ส่วนใหญ่เป็นแบบฉีดตรงซึ่งมีข้อดีคือมีประสิทธิภาพสูงกว่าและสตาร์ตติดง่ายกว่า อย่างไรก็ดี ยังคงพบเครื่องยนต์ฉีดอ้อมได้ในรถ ATV และเครื่องยนต์ดีเซลขนาดเล็กจำนวนมาก เครื่องยนต์ดีเซลฉีดอ้อมใช้ตัวฉีดเชื้อเพลิงแบบเดือย (pintle-type)

 การฉีดด้วยอากาศ 


เครื่องยนต์ดีเซลยุคแรกเริ่มฉีดเชื้อเพลิงโดยอาศัยอากาศอัด ซึ่งจะทำให้เชื้อเพลิงแตกตัวเป็นละอองเล็ก ๆ และฉีดเข้าไปในเครื่องยนต์ผ่านหัวฉีด (nozzle) (หลักการเดียวกับสเปรย์กระป๋อง) ช่องเปิดของหัวฉีดจะถูกปิดด้วยลิ้นเข็มซึ่งทำงานด้วยเพลาลูกเบี้ยว แม้เครื่องยนต์จะต้องขับเครื่องอัดอากาศที่ใช้สำหรับการฉีดด้วยอากาศด้วย แต่ประสิทธิภาพก็ยังคงดีกว่าเครื่องยนต์สันดาปภายในแบบอื่นในยุคนั้น อย่างไรก็ดี ระบบนี้มีน้ำหนักมากและตอบสนองต่อการเปลี่ยนแปลงแรงบิดได้ช้า ทำให้ไม่เหมาะกับยานพาหนะบนท้องถนน

 ตัวฉีดรวม 

ระบบตัวฉีดรวม (unit injector) หรือที่รู้จักในชื่อ "Pumpe-Düse" (ภาษาเยอรมันแปลว่า ปั๊ม-หัวฉีด) เป็นระบบที่รวมตัวฉีดและปั๊มเชื้อเพลิงไว้ในองค์ประกอบเดียวกัน ซึ่งติดตั้งอยู่เหนือแต่ละกระบอกสูบ วิธีนี้ช่วยกำจัดท่อเชื้อเพลิงความดันสูงออกไป ทำให้ได้การฉีดเชื้อเพลิงที่สม่ำเสมอยิ่งขึ้น ภายใต้ภาระเต็มที่ แรงดันการฉีดสามารถสูงถึง 220 เมกะปาสกาล ตัวฉีดรวมทำงานด้วยกลไกลูกเบี้ยว และปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีดจะถูกควบคุมด้วยกลไก (โดยใช้แร็กหรือคานงัด) หรืออิเล็กทรอนิกส์

ด้วยข้อกำหนดด้านสมรรถนะที่เพิ่มขึ้น ตัวฉีดรวมจึงถูกแทนที่ด้วยระบบฉีดคอมมอนเรลเป็นส่วนใหญ่
 คุณสมบัติเฉพาะของเครื่องยนต์ดีเซล 
มวล
เครื่องยนต์ดีเซลโดยเฉลี่ยมีอัตราส่วนมวลต่อน้ำหนักด้อยกว่าเครื่องยนต์เบนซินที่มีขนาดใกล้เคียงกัน รอบเครื่องยนต์ที่ต่ำกว่าของเครื่องยนต์ดีเซลทั่วไปส่งผลให้มีกำลังขับน้อยกว่า นอกจากนี้ มวลของเครื่องยนต์ดีเซลมักจะสูงกว่า เนื่องจากความดันการทำงานที่สูงขึ้นภายในห้องเผาไหม้ทำให้เกิดแรงภายในที่เพิ่มขึ้น ซึ่งต้องใช้ชิ้นส่วนที่แข็งแรงกว่า (และทำให้หนักกว่า) เพื่อทนทานต่อแรงเหล่านี้

 เสียง ("เสียงเขกดีเซล") 
เสียงเครื่องยนต์ดีเซลที่มีลักษณะเฉพาะ โดยเฉพาะเมื่อเดินเบาบางครั้งเรียกว่า "เสียงเขกดีเซล" (diesel clatter) เสียงนี้ส่วนใหญ่เกิดจากการจุดระเบิดอย่างกะทันหันของน้ำมันดีเซลเมื่อถูกฉีดเข้าไปในห้องเผาไหม้ ซึ่งทำให้เกิดคลื่นความดันที่มีเสียงคล้ายการเคาะ

วิศวกรออกแบบเครื่องยนต์สามารถลดเสียงเขกดีเซลได้ด้วยวิธีต่าง ๆ เช่น การฉีดอ้อม การฉีดนำร่องหรือฉีดก่อน การปรับจังหวะการฉีด อัตราการฉีด อัตราส่วนการอัด การเพิ่มแรงอัดด้วยเทอร์โบ และการหมุนเวียนไอเสีย (EGR) ระบบฉีดดีเซลคอมมอนเรลช่วยให้สามารถฉีดได้หลายครั้งเพื่อช่วยลดเสียงรบกวน ด้วยมาตรการเหล่านี้ เสียงเขกดีเซลจึงลดลงอย่างมากในเครื่องยนต์สมัยใหม่ น้ำมันดีเซลที่มีเลขซีเทนสูงขึ้นมีแนวโน้มที่จะติดไฟได้ง่ายกว่า จึงช่วยลดเสียงเขกดีเซลได้

การสตาร์ตขณะอากาศเย็นจัด
ในภูมิอากาศอุ่น เครื่องยนต์ดีเซลไม่จำเป็นต้องใช้ตัวช่วยสตาร์ต (นอกเหนือจากมอเตอร์สตาร์ต) อย่างไรก็ดี เครื่องยนต์ดีเซลจำนวนมากมีระบบอุ่นห้องเผาไหม้บางรูปแบบ เพื่อช่วยในการสตาร์ตในสภาพเย็นเจ็ด เครื่องยนต์ที่มีความจุต่อสูบน้อยกว่า 1 ลิตรมักใช้หัวเผา (glow plug) ขณะที่เครื่องยนต์สำหรับงานหนักที่มีขนาดใหญ่กว่าจะใช้ระบบสตาร์ตด้วยเปลวไฟ (flame-start systems) อุณหภูมิขั้นต่ำที่ช่วยให้สตาร์ตได้โดยไม่ต้องมีการอุ่นเครื่องคือ 40 °C (104 °F) สำหรับเครื่องยนต์ห้องเผาไหม้ช่วย 20 °C (68 °F) สำหรับเครื่องยนต์ห้องหมุนวน และ 0 °C (32 °F) สำหรับเครื่องยนต์ฉีดตรง

ในอดีตเคยมีการใช้วิธีสตาร์ตขณะเย็นจัดที่หลากหลายกว่าปัจจุบัน เครื่องยนต์บางชนิด เช่น เครื่องยนต์ของ Detroit Desel ใช้ ระบบการพ่นอีเทอร์จำนวนเล็กน้อยเข้าไปในท่อร่วมไอดีเพื่อช่วยให้เกิดการเผาไหม้ แทนการใช้หัวเผา เครื่องยนต์ดีเซลบางรุ่นก็มีระบบช่วยสตาร์ตที่ปรับเปลี่ยนจังหวะการเปิดปิดลิ้น วิธีที่ง่ายที่สุดคือการใช้คานงัดคลายกำลังอัด การดึงคานงัดนี้จะล็อกลิ้นไอเสียให้อยู่ในตำแหน่งเปิดเล็กน้อย ทำให้เครื่องยนต์ไม่มีกำลังอัดและสามารถหมุนเพลาข้อเหวี่ยงได้โดยใช้แรงต้านน้อยลงมาก เมื่อเพลาข้อเหวี่ยงหมุนได้รอบสูงขึ้น การดันคานงัดกลับไปสู่ตำแหน่งปกติจะทำให้ลิ้นไอเสียกลับมาทำงานอย่างกะทันหัน ส่งผลให้เกิดกำลังอัด และโมเมนต์ความเฉื่อยของมวลของล้อตุนกำลังจะช่วยสตาร์ตเครื่องยนต์ได้ในที่สุด เครื่องยนต์ดีเซลรุ่นอื่น เช่น เครื่องยนต์ห้องเผาไหม้ช่วย XII Jv 170/240 ที่ผลิตโดย Ganz & Co. มีระบบปรับเปลี่ยนจังหวะการเปิดปิดลิ้นที่ทำงานโดยการปรับเพลาลูกเบี้ยวลิ้นไอดี ให้เคลื่อนไปอยู่ในตำแหน่ง "ดีเลย์" เล็กน้อย ซึ่งจะทำให้ลิ้นไอดีเปิดช้าลง ส่งผลให้อากาศที่ไหลเข้าสู่ห้องเผาไหม้ร้อนขึ้น

 ซูเปอร์ชาร์จเจอร์และเทอร์โบชาร์จเจอร์ 

การเหนี่ยวนำบังคับ (forced induction) โดยเฉพาะการใช้เทอร์โบชาร์จ เป็นสิ่งที่นิยมใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลเพราะมันช่วยเพิ่มประสิทธิภาพและแรงบิดได้อย่างมาก เครื่องยนต์ดีเซลเหมาะแก่การติดตั้งการเหนี่ยวนำบังคับเนื่องจากหลักการทำงานของเครื่องยนต์ที่มีช่วงการจุดระเบิดกว้าง และไม่มีเชื้อเพลิงอยู่ในกระบอกสูบในระหว่างจังหวะอัด ด้วยเหตุนี้ การน็อก (knocking) การชิงจุดระเบิด (pre-ignition) หรือการระเบิดรุนแรง (detonation) จึงไม่สามารถเกิดขึ้นได้ และสารผสมบาง (lean mixture) ซึ่งเกิดจากอากาศที่ถูกอัดเข้าสู่ห้องเผาไหม้มากเกินไปก็ไม่ส่งผลเสียต่อการเผาไหม้

 ผู้ผลิตหลัก 

 MTU – (เยอรมนี)
 MAN – (เยอรมนี)
 Wärtsilä – (ฟินแลนด์)
 Rolls-Royce Power Systems – (เยอรมนี)
 Siemens – (เยอรมนี)
 Kolomna KDZ TMH BMZ และ UDMZ – (รัสเซีย)
 General Electric GE Transportation – (สหรัฐ)
 Volvo Penta – (สวีเดน)
 Sulzer – (สวิตเซอร์แลนด์)
 Doosan – (เกาหลีใต้) Doosan infracore, Doosan 
 MarineYaMZ – (รัสเซีย) VAZ, KMZ - RD Nevsky, STM GAZ VMZ VMZ
 Mitsubishi – (ญี่ปุ่น), Mitsui Mazda IHI Kawasaki Honda Suzuki Subaru Isuzu Nissan plus others
 Daihatsu Infinearth Manufacturing Company, เดินคือ Daihatsu Diesel Manufacturing Company
 Caterpillar – (เยอรมนี)
 Cummins – (สหรัฐ)
 AO Zvezda และ Zvezda EnergetikaBergen Engines – (นอร์เวย์)
 MaK Deutz AG MWMBMW – (เยอรมนี)
 BMW – (เยอรมนี)
 VW – (เยอรมนี)
 MAPNA – (อิหร่าน)
 BHEL – (อินเดีย)
 DESA – (อิหร่าน)
 Steyr Motors GmbH – (ออสเตรีย)
 Iran Khodro Diesel – (อิหร่าน)
 Isotta Fraschini – (อิตาลี)
 EMD – (สหรัฐ)
 Fairbanks Morse – (สหรัฐ)
 Shanxi
 Henan Diesel – (จีน)
 SDM – (จีน)

 คุณลักษณะเชื้อเพลิงและไหล 

เครื่องยนต์ดีเซลสามารถเผาไหม้เชื้อเพลิงได้หลายชนิด รวมถึงน้ำมันเชื้อเพลิงหลายประเภทที่มีข้อได้เปรียบเหนือเชื้อเพลิงอื่น ๆ เช่น น้ำมันเบนซิน ข้อได้เปรียบเหล่านี้ได้แก่:
 ต้นทุนเชื้อเพลิงต่ำ เนื่องจากน้ำมันเชื้อเพลิงมีราคาค่อนข้างถูก
 คุณสมบัติการหล่อลื่นที่ดี
 ความหนาแน่นพลังงานสูง
 ความเสี่ยงติดไฟต่ำ เนื่องจากไม่ก่อไอระเหยติดไฟง่าย
 ไบโอดีเซล (biodiesel) เป็นเชื้อเพลิงสังเคราะห์ได้ง่ายและไม่ได้มาจากปิโตรเลียม (ผ่านกระบวนการทรานส์เอสเทอริฟิเคชัน) ซึ่งสามารถนำมาใช้กับเครื่องยนต์ดีเซลหลายรุ่นได้โดยตรง ขณะที่เครื่องยนต์เบนซินจำเป็นต้องดัดแปลงเพื่อใช้เชื้อเพลิงสังเคราะห์ หรือไม่ก็ต้องใช้เชื้อเพลิงเหล่านั้นเป็นสารเติมแต่งในน้ำมันเบนซิน (เช่น เอทานอลที่เติมในแกโซฮอล)
ในเครื่องยนต์ดีเซล ตัวฉีดแบบกลไกจะฉีดละอองเชื้อเพลิงเข้าไปในห้องเผาไหม้โดยตรง (ต่างจากเครื่องยนต์เบนซินที่ใช้คอคอดนมหนูในคาร์บูเรเตอร์ หรือตัวฉีดเชื้อเพลิงในระบบฉีดเข้าท่อร่วมเพื่อฉีดละอองเชื้อเพลิงเข้าไปในท่อร่วมไอดีหรือท่อไอดี) เนื่องจากเครื่องยนต์ดีเซลดูดเฉพาะอากาศบริสุทธิ์เข้าไปในกระบอกสูบ อัตราส่วนการอัดจึงสามารถสูงกว่ามากได้โดยไม่มีความเสี่ยงที่จะเกิดการชิงจุดระเบิด หากจังหวะการฉีดมีความแม่นยำ หมายความว่าอุณหภูมิกระบอกสูบเครื่องยนต์ดีเซลจะสูงกว่าเครื่องยนต์เบนซินมาก ทำให้สามารถใช้เชื้อเพลิงระเหยง่ายได้


ดังนั้น เครื่องยนต์ดีเซลจึงสามารถทำงานได้ด้วยเชื้อเพลิงที่หลากหลายมาก โดยทั่วไป เชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลควรมีความหนืดที่เหมาะสม เพื่อให้ปั๊มตัวฉีดสามารถสูบจ่ายเชื้อเพลิงไปยังหัวฉีดได้โดยไม่ทำให้ตัวเองเสียหายหรือทำให้ท่อเชื้อเพลิงสึกกร่อน ในขณะฉีด เชื้อเพลิงควรจะสามารถสร้างละอองฝอยที่ดีได้ และต้องไม่ทำให้เกิดคราบเขม่าจับที่หัวฉีด เพื่อให้เครื่องยนต์สตาร์ตติดง่ายและทำงานได้อย่างราบรื่น เชื้อเพลิงควรจะติดไฟได้ง่ายและไม่ทำให้เกิดการหน่วงการจุดระเบิดที่มากเกินไป (นั่นหมายถึงเชื้อเพลิงควรมีเลขซีเทนสูง) นอกจากนี้ น้ำมันดีเซลควรมีค่าความร้อนต่ำที่สูงด้วยเช่นกัน

ปั๊มตัวฉีดแบบแถวเรียงโดยทั่วไปสามารถทนทานต่อน้ำมันคุณภาพต่ำหรือไบโอดีเซลได้ดีกว่าปั๊มตัวฉีดแบบจานจ่าย นอกจากนี้ เครื่องยนต์ฉีดอ้อมโดยทั่วไปแล้วจะทำงานได้ดีกว่าเมื่อใช้น้ำมันที่มีค่าหน่วงการจุดระเบิดสูง (เช่น น้ำมันเบนซิน) เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ฉีดตรง ส่วนหนึ่งเป็นเพราะเครื่องยนต์ฉีดอ้อมมีผลกระทบจาก 'การหมุนวน' ที่มากกว่าอย่างมาก ซึ่งช่วยปรับปรุงการระเหยและการเผาไหม้ของเชื้อเพลิง และ (ในกรณีเชื้อเพลิงประเภทน้ำมันพืช) ลิพิด (lipid) อาจควบแน่นบนผนังกระบอกสูบของเครื่องยนต์ฉีดตรงได้ หากอุณหภูมิในการเผาไหม้ต่ำเกินไป (เช่น การสตาร์ตเครื่องยนต์ขณะเย็นจัด) เครื่องยนต์ฉีดตรงห้องเผาไหม้ทรงกลมกลาง MAN อาศัยการควบแน่นของเชื้อเพลิงบนผนังห้องเผาไหม้ เชื้อเพลิงจะเริ่มระเหยก็ต่อเมื่อการจุดระเบิดเริ่มต้นขึ้น และจะเผาไหม้ได้อย่างค่อนข้างราบรื่น ดังนั้น เครื่องยนต์ประเภทนี้จึงสามารถทนทานต่อเชื้อเพลิงที่มีคุณสมบัติหน่วงการจุดระเบิดต่ำได้ และโดยทั่วไปแล้วสามารถทำงานได้ด้วยน้ำมันเบนซินที่มีเลขออกเทนวิจัย (RON) 86

ประเภทเชื้อเพลิง
ในผลงานปี 1893 ของเขา ทฤษฎีและการสร้างเครื่องจักรความร้อนที่เหมาะสม รูด็อล์ฟ ดีเซิลได้พิจารณาการใช้ผงถ่านหินเป็นเชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ดีเซล อย่างไรก็ดี ดีเซิลเพียงแค่พิจารณาการใช้ผงถ่านหิน (รวมถึงเชื้อเพลิงเหลวและแก๊ส) เครื่องยนต์ที่แท้จริงของเขาถูกออกแบบมาให้ทำงานด้วยปิโตรเลียม ซึ่งต่อมาถูกแทนที่ด้วยน้ำมันเบนซินและน้ำมันก๊าดทั่วไปเพื่อวัตถุประสงค์ในการทดสอบเพิ่มเติม เนื่องจากปิโตรเลียมมีความหนืดเกินไป นอกเหนือจากน้ำมันก๊าดและเบนซินแล้ว เครื่องยนต์ของดีเซิลยังสามารถทำงานด้วยลิโกรอิน (ligroin) ได้ด้วย

ก่อนที่เชื้อเพลิงสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลจะถูกกำหนดมาตรฐาน เชื้อเพลิงต่าง ๆ เช่น เบนซิน น้ำมันก๊าด น้ำมันแก๊ส (gas oil) น้ำมันพืชและน้ำมันแร่ รวมถึงสารผสมเชื้อเพลิงเหล่านี้ถูกนำมาใช้ เชื้อเพลิงทั่วไปที่ตั้งใจจะใช้สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลโดยเฉพาะคือปิโตรเลียมกลั่นและน้ำมันดินจากถ่านหินกลั่น เช่น เชื้อเพลิงต่อไปนี้ ซึ่งมีค่าความร้อนต่ำจำเพาะดังนี้:
 น้ำมันดีเซล: 10,200 kcal·kg−1 (42.7 MJ·kg−1) ถึง 10,250 kcal·kg−1 (42.9 MJ·kg−1)
 น้ำมันทำความร้อน (Heating oil): 10,000 kcal·kg−1 (41.8 MJ·kg−1) ถึง 10,200 kcal·kg−1 (42.7 MJ·kg−1)
 ครีโอโซตน้ำมันดินจากถ่านหิน (Coal-tar creosote): 9,150 kcal·kg−1 (38.3 MJ·kg−1) ถึง 9,250 kcal·kg−1 (38.7 MJ·kg−1)
 น้ำมันก๊าด: สูงสุด 10,400 kcal·kg−1 (43.5 MJ·kg−1)

ที่มา:

มาตรฐานน้ำมันดีเซลฉบับแรกคือ DIN 51601, VTL 9140-001 และ NATO F 54 ซึ่งปรากฏขึ้นหลังสงครามโลกครั้งที่สอง มาตรฐานน้ำมันดีเซลยุโรป EN 590 ฉบับปัจจุบันถูกกำหนดขึ้นในเดือนพฤษภาคม ค.ศ. 1993; มาตรฐาน NATO F 54 ฉบับปัจจุบันส่วนใหญ่ก็เหมือนกันกับมาตรฐานนี้ มาตรฐานไบโอดีเซล DIN 51628 ถูกยกเลิกโดย EN 590 ฉบับ ค.ศ. 2009; ไบโอดีเซล FAME สอดคล้องกับมาตรฐาน EN 14214 เครื่องยนต์ดีเซลพาหนะทางน้ำมักทำงานด้วยน้ำมันดีเซลที่สอดคล้องกับมาตรฐาน ISO 8217 (Bunker C) นอกจากนี้ เครื่องยนต์ดีเซลบางรุ่นยังสามารถทำงานด้วยแก๊สได้อีกด้วย (เช่น LNG)

สมบัติของน้ำมันดีเซลสมัยใหม่
+สมบัติของน้ำมันดีเซลสมัยใหม่EN 590 (ณ ค.ศ. 2009)EN 14214 (ณ ค.ศ. 2010)ประสิทธิภาพการจุดระเบิด ≥ 51 CN ≥ 51 CNความหนาแน่นที่ 15 °C 820...845 kg·m−3 860...900 kg·m−3ปริมาณกำมะถัน ≤10 mg·kg−1 ≤10 mg·kg−1ปริมาณน้ำ ≤200 mg·kg−1 ≤500 mg·kg−1การหล่อลื่น 460 μm 460 μmความหนืดที่ 40 °C 2.0...4.5 mm2·s−1 3.5...5.0 mm2·s−1ปริมาณ FAME ≤7.0% ≥96.5%อัตราส่วนโมล H/C – 1.69ค่าความร้อนต่ำ – 37.1 MJ·kg−1

เจลลิง
น้ำมันดีเซล DIN 51601 มีแนวโน้มที่จะขุ่นข้นหรือกลายเป็นไขในอากาศเย็นจัด ทั้งสองคำนี้หมายถึงการที่น้ำมันดีเซลแข็งตัวเป็นผลึกบางส่วน ผลึกเหล่านี้จะสะสมอยู่ในระบบเชื้อเพลิง (โดยเฉพาะในตัวกรองเชื้อเพลิง) จนในที่สุดทำให้เครื่องยนต์ขาดเชื้อเพลิงและหยุดทำงาน มีการใช้เครื่องทำความร้อนไฟฟ้ากำลังต่ำในถังเชื้อเพลิงและรอบท่อเชื้อเพลิงเพื่อแก้ปัญหานี้ นอกจากนี้ เครื่องยนต์ส่วนใหญ่ยังมีระบบส่งเชื้อเพลิงส่วนเกินกลับถัง โดยเชื้อเพลิงส่วนเกินจากปั๊มตัวฉีดและตัวฉีดจะถูกส่งกลับไปที่ถังเชื้อเพลิง เมื่อเครื่องยนต์อุ่นขึ้น การส่งเชื้อเพลิงอุ่นกลับไปจะช่วยป้องกันการเป็นไขในถัง ก่อนจะมีเครื่องยนต์ดีเซลฉีดตรง ผู้ผลิตบางราย เช่น BMW แนะนำให้ผสมน้ำมันเบนซินกับน้ำมันดีเซลได้ถึง 30% โดยการเติมน้ำมันเบนซินเข้าไปในรถยนต์ดีเซลเพื่อป้องกันไม่ให้น้ำมันกลายเป็นไขเมื่ออุณหภูมิลดลงต่ำกว่า -15 °C

 ความปลอดภัย 
ความไวไฟของเชื้อเพลิง
น้ำมันดีเซลไวไฟได้ยากกว่าน้ำมันเบนซิน เนื่องจากมีจุดวาบไฟที่ 55 °C ทำให้มีความเสี่ยงต่ำกว่าที่จะเกิดเพลิงไหม้จากเชื้อเพลิงในรถยนต์ที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซล

น้ำมันดีเซลสามารถก่อให้เกิดการผสมกันของอากาศและไอระเหยที่ระเบิดได้ภายใต้เงื่อนไขที่เหมาะสม อย่างไรก็ดี เมื่อเทียบกับน้ำมันเบนซินแล้ว น้ำมันดีเซลมีโอกาสน้อยกว่าเนื่องจากมีความดันไอต่ำกว่า ซึ่งเป็นสิ่งชี้บอกอัตราการระเหย เอกสารข้อมูลความปลอดภัยวัสดุ สำหรับน้ำมันดีเซลกำมะถันต่ำพิเศษระบุถึงอันตรายจากการระเบิดของไอระเหยสำหรับน้ำมันดีเซลในอาคาร กลางแจ้ง หรือในท่อน้ำทิ้ง

มะเร็ง
ไอเสียดีเซลได้รับการจัดประเภทให้เป็นสารก่อมะเร็งกลุ่มที่ 1 ของ IARC โดยเป็นสาเหตุของมะเร็งปอดและมีความเสี่ยงเพิ่มขึ้นต่อมะเร็งกระเพาะปัสสาวะ

เครื่องยนต์ควบคุมไม่อยู่ (รอบเครื่องเกินจนไม่อาจควบคุมได้) 
ดู เครื่องยนต์ดีเซลควบคุมไม่อยู่

 การใช้งาน 
คุณลักษณะของดีเซลมีข้อดีต่างกันไปสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน

รถยนต์นั่ง

เครื่องยนต์ดีเซลได้รับความนิยมในรถยนต์ขนาดใหญ่มาอย่างยาวนานและถูกนำมาใช้ในรถยนต์ขนาดเล็ก เช่น รถยนต์ซูเปอร์มินิในยุโรปตั้งแต่ทศวรรษ 1980 เครื่องยนต์ดีเซลได้รับความนิยมในรถยนต์ขนาดใหญ่ก่อนหน้านั้น เนื่องจากข้อเสียด้านน้ำหนักและค่าใช้จ่ายไม่เป็นที่สังเกตได้มากนัก การทำงานที่ราบรื่นและแรงบิดสูงในรอบต่ำถือเป็นสิ่งสำคัญสำหรับรถยนต์นั่งและรถเพื่อการพาณิชย์ขนาดเล็ก การเปิดตัวการฉีดควบคุมอิเล็กทรอนิกส์ช่วยเพิ่มความราบรื่นในการสร้างแรงบิดได้อย่างมาก และตั้งแต่ต้นทศวรรษ 1990 ผู้ผลิตรถยนต์เริ่มนำเสนอรถยนต์หรูระดับไฮเอนด์ของตนด้วยเครื่องยนต์ดีเซล เครื่องยนต์ดีเซลสำหรับรถยนต์นั่งมักมีจำนวนสูบระหว่าง 3 ถึง 12 สูบ และมีความจุตั้งแต่ 0.8 ถึง 6.0 ลิตร เครื่องยนต์สมัยใหม่มักมีเทอร์โบชาร์จและการฉีดตรง

เครื่องยนต์ดีเซลไม่มีปัญหาการจำกัดอากาศเข้า ทำให้กินเชื้อเพลิงต่ำมากโดยเฉพาะเมื่อมีภาระบางส่วนต่ำ (เช่น การขับขี่ด้วยความเร็วในเมือง) หนึ่งในห้าของรถยนต์นั่งทั่วโลกใช้เครื่องยนต์ดีเซล โดยส่วนใหญ่จะอยู่ในยุโรป ซึ่งประมาณ 47% ของรถยนต์นั่งทั้งหมดใช้เครื่องยนต์ดีเซล Daimler-Benz ร่วมกับ Robert Bosch GmbH ผลิตรถยนต์นั่งที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซลมาตั้งแต่ ค.ศ. 1936 ความนิยมของรถยนต์นั่งที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซลในตลาดอย่างอินเดีย เกาหลีใต้ และญี่ปุ่นกำลังเพิ่มขึ้น (ข้อมูล ณ ค.ศ. 2018)

รถเพื่อการพาณิชย์และรถบรรทุก
ใน ค.ศ. 1893 รูด็อล์ฟ ดีเซิล เสนอว่าเครื่องยนต์ดีเซลอาจใช้เป็นพลังงานขับเคลื่อน "เกวียน" (รถบรรทุก) ได้ รถบรรทุกคันแรกที่ใช้เครื่องยนต์ดีเซลออกสู่ตลาดใน ค.ศ. 1924

เครื่องยนต์ดีเซลสมัยใหม่สำหรับรถบรรทุกต้องมีความน่าเชื่อถือสูงมากและประหยัดเชื้อเพลิงได้ดีเยี่ยม การฉีดตรงคอมมอนเรล เทอร์โบชาร์จ และสี่ลิ้นต่อสูบถือเป็นมาตรฐาน ความจุเครื่องยนต์มีตั้งแต่ 4.5 ถึง 15.5 ลิตร โดยมีอัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนัก 2.5–3.5 kg·kW−1 สำหรับงานหนักและ 2.0–3.0 kg·kW−1 สำหรับงานกลาง เครื่องยนต์ V6 และ V8 เคยเป็นที่นิยมเนื่องจากโครงแบบ V ทำให้เครื่องยนต์มีน้ำหนักค่อนข้างน้อย แต่ในปัจจุบัน โครงแบบ V ได้ถูกเลิกใช้และหันมาใช้เครื่องยนต์สูบเรียงแทน โดยปกติแล้วจะเป็น 6 สูบเรียงสำหรับงานหนักและกลาง และ 4 สูบเรียงสำหรับงานกลาง การออกแบบอันเดอร์สแควร์ทำให้ความเร็วลูกสูบโดยรวมต่ำลง ซึ่งส่งผลให้อายุการใช้งานยาวนานขึ้นถึง  เมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ดีเซลในทศวรรษ 1970 อายุการใช้งานที่คาดหวังของเครื่องยนต์ดีเซลสำหรับรถบรรทุกสมัยใหม่เพิ่มขึ้นกว่าเท่าตัว

ล้อขับเคลื่อนรถไฟ
เครื่องยนต์ดีเซลสำหรับรถจักรถูกสร้างขึ้นเพื่อการทำงานอย่างต่อเนื่องระหว่างการเติมเชื้อเพลิงและอาจต้องได้รับการออกแบบมาเพื่อใช้เชื้อเพลิงคุณภาพต่ำในบางสถานการณ์ รถจักรบางรุ่นใช้เครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะ เครื่องยนต์ดีเซลได้เข้ามาแทนที่เครื่องจักรไอน้ำบนทางรถไฟที่ไม่ใช้ไฟฟ้าทั่วโลก รถจักรดีเซลคันแรกปรากฏใน ค.ศ. 1913 และตู้รถไฟดีเซลตามมาในไม่ช้า รถจักรดีเซลสมัยใหม่เกือบทั้งหมดเป็นที่รู้จักในชื่อที่ถูกต้องกว่าคือรถจักรดีเซล–ไฟฟ้าเนื่องจากใช้ชุดส่งกำลังไฟฟ้า โดยเครื่องยนต์ดีเซลจะขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้าเพื่อส่งพลังงานให้กับมอเตอร์ฉุดลาก  ขณะที่รถจักรไฟฟ้าได้เข้ามาแทนที่รถจักรดีเซลสำหรับบริการผู้โดยสารในหลายพื้นที่ แต่ระบบฉุดลากดีเซลยังคงถูกนำมาใช้อย่างแพร่หลายสำหรับการลากรถไฟบรรทุกสินค้าและบนรางรถไฟที่การติดตั้งไฟฟ้าไม่คุ้มค่าทางเศรษฐกิจ

ในทศวรรษ 1940 เครื่องยนต์ดีเซลสำหรับยานพาหนะบนท้องถนนที่มีกำลัง 150–200 แรงม้าเมตริก (110–150 กิโลวัตต์; 150–200 แรงม้า) ถือว่าเหมาะสมสำหรับรถดีเซลราง (DMU) โดยทั่วไปจะใช้เครื่องยนต์จากรถบรรทุกปกติ ความสูงของเครื่องยนต์เหล่านี้ต้องน้อยกว่า 1 เมตร (3 ฟุต 3 นิ้ว) เพื่อให้สามารถติดตั้งใต้พื้นรถได้ โดยปกติแล้วเครื่องยนต์จะถูกจับคู่กับกระปุกเกียร์เชิงกลควบคุมด้วยลม เนื่องจากมีขนาดเล็ก มวลเบา และต้นทุนการผลิตต่ำกว่าการออกแบบอื่น รถดีเซลรางบางรุ่นใช้ทอร์กคอนเวอร์เตอร์ไฮดรอลิกแทน ชุดส่งกำลังดีเซล–ไฟฟ้าไม่เหมาะสำหรับเครื่องยนต์ขนาดเล็กเช่นนี้ ในทศวรรษ 1930 การรถไฟแห่งชาติเยอรมัน (Deutsche Reichsbahn) ได้กำหนดมาตรฐานเครื่องยนต์รถดีเซลรางฉบับแรก เป็นเครื่องยนต์ 12 สูบนอน ขนาด 30.3 ลิตร (1,850 ลูกบาศก์นิ้ว) ให้กำลัง 275 แรงม้าเมตริก (202 กิโลวัตต์; 271 แรงม้า) ผู้ผลิตชาวเยอรมันหลายรายได้ผลิตเครื่องยนต์ตามมาตรฐานนี้

พาหนะทางน้ำ
ความต้องการเครื่องยนต์ดีเซลทางทะเลแตกต่างกันไปตามการใช้งาน สำหรับการใช้งานทางทหารและเรือขนาดกลาง เครื่องยนต์ดีเซลสี่จังหวะรอบกลางมีความเหมาะสมที่สุด เครื่องยนต์เหล่านี้มักมีมากถึง 24 สูบและมีกำลังขับอยู่ในระดับหลักหน่วยเมกะวัตต์ เรือขนาดเล็กอาจใช้เครื่องยนต์ดีเซลของรถบรรทุก เรือขนาดใหญ่ใช้เครื่องยนต์ดีเซลสองจังหวะรอบต่ำที่มีประสิทธิภาพสูงมาก สามารถทำประสิทธิภาพได้สูงถึง 55% เครื่องยนต์เรือสองจังหวะต่างจากเครื่องยนต์ดีเซลทั่วไปส่วนใหญ่ตรงที่ใช้น้ำมันเตาที่มีความหนืดสูง เรือดำน้ำมักใช้ดีเซล–ไฟฟ้า

เครื่องยนต์ดีเซลสำหรับเรือตัวแรกผลิตโดย A. B. Diesels Motorer Stockholm ใน ค.ศ. 1903 เครื่องยนต์เหล่านี้เป็นแบบสามสูบ 120 แรงม้าเมตริก (88 กิโลวัตต์) และแบบสี่สูบ 180 แรงม้าเมตริก (132 กิโลวัตต์) และถูกนำไปใช้กับเรือของรัสเซีย ในสงครามโลกครั้งที่หนึ่ง การพัฒนาเครื่องยนต์ดีเซล โดยเฉพาะเครื่องยนต์สำหรับเรือดำน้ำมีความก้าวหน้าอย่างรวดเร็ว เมื่อสิ้นสุดสงคราม เครื่องยนต์สองจังหวะลูกสูบสองทางที่มีกำลังสูงสุดถึง 12,200 แรงม้าเมตริก (9 เมกะวัตต์) ได้ถูกสร้างขึ้นเพื่อใช้ในทะเล

การบิน

ช่วงต้น
เครื่องยนต์ดีเซลเคยถูกนำไปใช้ในอากาศยานก่อนสงครามโลกครั้งที่สอง ตัวอย่างเช่น ในเรือเหาะ LZ 129 Hindenburg ซึ่งใช้เครื่องยนต์ดีเซล Daimler-Benz DB 602 จำนวน 4 ตัวKyrill von Gersdorff, Kurt Grasmann: Flugmotoren und Strahltriebwerke: Entwicklungsgeschichte der deutschen Luftfahrtantriebe von den Anfängen bis zu den internationalen Gemeinschaftsentwicklungen, Bernard & Graefe, 1985, , p. 14 หรือในเครื่องบิน Junkers หลายลำที่ติดตั้งเครื่องยนต์ Jumo 205

ใน ค.ศ. 1929 ที่สหรัฐ บริษัท Packard Motor Company ได้พัฒนาเครื่องยนต์ดีเซลอากาศยานตัวแรกของอเมริกา Packard DR-980 ซึ่งเป็นเครื่องยนต์แฉกดาว 9 สูบ ระบายความร้อนด้วยอากาศ พวกเขานำไปติดตั้งในเครื่องบินหลายรุ่นในยุคนั้น บางลำถูกใช้ในการทำสถิติบินระยะทางไกลหรือบินทน"FLIES 700 MILES; FUEL COST $4.68; Diesel-Motored Packard Plane Goes From Michigan to Langley Field in Under Seven Hours. ENGINE HAS NINE CYLINDERS Oil Burner Is Exhibited Before Aviation Leaders, Met for Conference. Woolson Reports on Flight. Packard Motor Stocks Rise," May 15, 1929, New York Times, retrieved December 5, 2022"The Packard DR-980 Radial Aircraft Diesel" "First in Flight," "Diesel Engines," May 24, 2019, Diesel World magazine, retrieved December 5, 2022"Packard-Diesel Powered Buhl Air Sedan, 1930" (reproductions of early media articles and photos, with added information), Early Birds of Aviation, retrieved December 5, 2022Aircraft Engine Historical Society – Diesels  Retrieved: 30 มกราคม 2009 และในการสาธิตการสื่อสารด้วยวิทยุโทรศัพท์จากพื้นดินสู่อากาศที่ประสบความสำเร็จเป็นครั้งแรก (วิทยุสื่อสารด้วยเสียงก่อนหน้านี้ไม่สามารถเข้าใจได้ในเครื่องบินที่ใช้เครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟ เนื่องจากมีการรบกวนทางแม่เหล็กไฟฟ้า) ข้อดีเพิ่มเติมที่ถูกกล่าวถึงในขณะนั้น ได้แก่ ความเสี่ยงที่ลดลงของการเกิดเพลิงไหม้หลังเครื่องตก และสมรรถนะที่เหนือกว่าเมื่อบินในระดับความสูง

วันที่ 6 มีนาคม ค.ฬ. 1930 เครื่องยนต์ดังกล่าวได้รับใบรับรองประเภทผ่านการรับรอง (Approved Type Certificate) จากกระทรวงพาณิชย์สหรัฐ นับเป็นครั้งแรกสำหรับเครื่องยนต์ดีเซลอากาศยานWilkinson, Paul H.: "Diesel Aviation Engines," 1940, reproduced at Aviation Engine Historical Society, retrieved December 5, 2022  อย่างไรก็ดี ปัญหาควันไอเสียที่เป็นพิษ ปัญหาการสตาร์ตในอากาศเย็นจัด ปัญหาการสั่นสะเทือน ความล้มเหลวของโครงสร้างเครื่องยนต์ การเสียชีวิตของนักพัฒนา และภาวะเศรษฐกิจตกต่ำครั้งใหญ่ได้รวมกันเป็นสาเหตุที่ทำให้โครงการนี้ต้องยุติลง

สมัยใหม่
นับจากนั้นจนถึงปลายทศวรรษ 1970 ยังไม่มีการนำเครื่องยนต์ดีเซลมาใช้กับอากาศยานมากนัก ใน ค.ศ. 1978 คาร์ล เอช. เบอร์จีย์ ผู้ร่วมออกแบบ Piper Cherokee ได้ให้เหตุผลว่า "ความเป็นไปได้ที่เครื่องยนต์ดีเซลอากาศยานทั่วไปจะเกิดขึ้นในอนาคตอันใกล้นั้นเป็นเรื่องห่างไกล"Karl H. Bergey: Assessment of New Technology for General Aviation Aircraft, Report for U.S. Department of Transportation, September 1978, p. 19

อย่างไรก็ดี ด้วยวิกฤตพลังงานและขบวนการสิ่งแวดล้อมในทศวรรษ 1970 และแรงกดดันที่ตามมาในเรื่องความต้องการการประหยัดเชื้อเพลิงที่มากขึ้น การลดคาร์บอนและสารตะกั่วในบรรยากาศ รวมถึงประเด็นอื่น ๆ ทำให้เกิดความสนใจในเครื่องยนต์ดีเซลอากาศยานขึ้นมาอีกครั้ง เครื่องยนต์อากาศยานลูกสูบอัดสูงที่ใช้น้ำมันเบนซินอากาศยาน ("avgas") โดยทั่วไปจำเป็นต้องเติมสารพิษเททระเอทิลเลดลงไปใน avgas เพื่อเลี่ยงการชิงจุดระเบิดและการน็อกของเครื่องยนต์ แต่เครื่องยนต์ดีเซลไม่จำเป็นต้องใช้เชื้อเพลิงผสมสารตะกั่ว นอกจากนี้ ในทางทฤษฎีแล้ว ไบโอดีเซลสามารถช่วยลดปริมาณคาร์บอนในบรรยากาศได้เมื่อเทียบกับ avgas ด้วยเหตุผลเหล่านี้ ชุมชนอากาศยานทั่วไปจึงเริ่มหวั่นเกรงว่าอาจมีการสั่งห้ามหรือยกเลิกการใช้ avgas ที่มีสารตะกั่วWood, Janice (editor): Congressman urges FAA to expand use of existing unleaded fuel," October 24, 2012, General Aviation News, retrieved December 6, 2022Hanke, Kurt F., engineer (Turbocraft, Inc.), "Diesels are the Way for GA to Go," July 21, 2006, Ge eral Aviation News, retrieved December 6, 2022

นอกจากนี้ avgas ยังเป็นเชื้อเพลิงเฉพาะที่มีความต้องการต่ำมาก (และลดลงเรื่อย ๆ) เมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงอื่น และผู้ผลิตก็เสี่ยงต่อการถูกฟ้องร้องจากอุบัติเหตุเครื่องบินตกที่มีค่าใช้จ่ายสูง ทำให้ผู้กลั่นน้ำมันมีความสนใจในการผลิตน้อยลง นอกสหรัฐ avgas เริ่มหาได้ยากขึ้นที่สนามบิน (และโดยทั่วไป) เมื่อเทียบกับเชื้อเพลิงที่ราคาถูกกว่าและเข้ากันได้กับดีเซล เช่น Jet-A และเชื้อเพลิงไอพ่นอื่น ๆ

ภายในปลายทศวรรษ 1990 ถึงต้นทศวรรษ 2000 เครื่องยนต์ดีเซลเริ่มปรากฏในอากาศยานเบา ที่โดดเด่นที่สุดคือแฟรงค์ ทีเลิร์ต และบริษัทเครื่องยนต์สัญชาติออสเตรียของเขา ได้เริ่มพัฒนาเครื่องยนต์ดีเซลเพื่อมาแทนที่เครื่องยนต์เบนซิน/ลูกสูบขนาด  -  ที่ใช้กันทั่วไปในอากาศยานเบา"Powerplant", in Chapter 7: "Aircraft Systems," Pilot's Handbook of Aeronautical Knowledge, Federal Aviation Administration, retrieved December 5, 2022 การนำ Theilerts มาใช้กับเครื่องบินที่ผลิตจริงเป็นครั้งแรกที่ประสบความสำเร็จคือใน Diamond DA42 Twin Star ซึ่งเป็นเครื่องบินแฝดเบา ที่แสดงให้เห็นถึงประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิงที่ยอดเยี่ยมเหนือกว่าเครื่องบินใด ๆ ในระดับเดียวกันCollins, Peter: "FLIGHT TEST: Diamond Aircraft DA42 - Sparkling performer," July 12, 2004, FlightGLobal retrieved December 5, 2022 และในรุ่นก่อนหน้าที่เป็นที่นั่งเดี่ยวอย่าง Diamond DA40 Diamond Star

ในปีต่อ ๆ มา บริษัทอื่นอีกหลายแห่งได้พัฒนาเครื่องยนต์ดีเซลอากาศยาน หรือได้เริ่มต้นที่จะพัฒนา ที่โดดเด่นที่สุดคือ Continental Aerospace Technologies ซึ่งใน ค.ศ. 2018 รายงานว่าได้ขายเครื่องยนต์ดังกล่าวไปแล้วกว่า 5,000 ตัวทั่วโลก"Certified Jet-A Engines,", Continental Aerospace Technologies, retrieved December 5, 2022

องค์การบริหารการบินแห่งชาติสหรัฐรายงานว่า "ภายใน ค.ศ. 2007 เครื่องบินลูกสูบที่ใช้เชื้อเพลิงไอพ่นหลายรุ่นได้บันทึกชั่วโมงการบินไปแล้วกว่า 600,000 ชั่วโมง" ในช่วงต้น ค.ศ. 2019 AOPA รายงานว่าเครื่องยนต์ดีเซลอากาศยานทั่วไปกำลัง "เข้าสู่เส้นชัย"EPS gives certification update on diesel engine,, January 23, 2019, AOPA. Retrieved November 1, 2019. ภายในปลาย ค.ศ. 2022 Continental รายงานว่าเครื่องยนต์ที่ใช้เชื้อเพลิง "Jet-A" ของพวกเขาได้มีจำนวนเกิน "2,000 เครื่องที่กำลังใช้งานอยู่ในปัจจุบัน" พร้อมชั่วโมงการบินกว่า "9 ล้านชั่วโมง" และถูก "กำหนดโดย OEM รายใหญ่" สำหรับอากาศยาน Cessna, Piper,  Diamond, Mooney, Tecnam, Glasair และ Robin

ในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา (ค.ศ. 2016) เครื่องยนต์ดีเซลยังถูกนำมาใช้ในอากาศยานไร้คนขับ (UAV) เนื่องจากความน่าเชื่อถือ ความทนทาน และการกินเชื้อเพลิงต่ำRik D Meininger et al.: "Knock criteria for aviation diesel engines", International Journal of Engine Research, Vol 18, Issue 7, 2017, doi/10.1177

เครื่องยนต์ดีเซลนอกถนน

เครื่องยนต์ดีเซลนอกถนน (non-road diesel engine) มักใช้กับอุปกรณ์ก่อสร้างและเครื่องจักรเกษตรกรรม ประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง ความน่าเชื่อถือ และการบำรุงรักษาง่ายเป็นสิ่งสำคัญมากสำหรับเครื่องยนต์ประเภทนี้ ในขณะที่กำลังขับสูงและการทำงานที่เงียบนั้นไม่สำคัญ ดังนั้นการฉีดเชื้อเพลิงเควบคุมด้วยกลไกและการระบายความร้อนด้วยอากาศจึงยังคงเป็นที่นิยมอย่างมาก กำลังขับของเครื่องยนต์ดีเซลนอกถนนนั้นมีความหลากหลายมาก โดยเครื่องยนต์ขนาดเล็กสุดมีกำลังเริ่มต้นที่ 3 กิโลวัตต์ และเครื่องยนต์ที่ทรงพลังที่สุดคือเครื่องยนต์ที่ใช้กับรถบรรทุกหนัก

เครื่องยนต์ดีเซลอยู่กับที่

เครื่องยนต์ดีเซลอยู่กับที่มักใช้สำหรับผลิตไฟฟ้า แต่ก็ใช้สำหรับขับเคลื่อนคอมเพรสเซอร์ตู้เย็น หรือคอมเพรสเซอร์หรือปั๊มประเภทอื่น ๆ ได้เช่นกัน โดยปกติแล้ว เครื่องยนต์เหล่านี้จะทำงานอย่างต่อเนื่องด้วยภาระเพียงบางส่วน หรือทำงานเป็นช่วง ๆ ด้วยภาระเต็มที่ เครื่องยนต์ดีเซลอยู่กับที่ที่ขับเคลื่อนเครื่องกำเนิดไฟฟ้ากระแสสลับมักทำงานด้วยภาระที่เปลี่ยนแปลง แต่มีความถี่การหมุนคงที่ ทั้งนี้เป็นเพราะความถี่ของระบบสายส่งไฟฟ้าหลักที่คงที่ไว้ที่ 50 Hz (ยุโรป) หรือ 60 Hz (สหรัฐ) ความถี่การหมุนเพลาข้อเหวี่ยงของเครื่องยนต์จึงถูกเลือกให้เป็นพหุคูณของความถี่ของระบบสายส่งหลัก ด้วยเหตุผลทางปฏิบัติ ทำให้ความถี่การหมุนของเพลาข้อเหวี่ยงอยู่ที่ 25 Hz (1500 รอบต่อนาที) หรือ 30 Hz (1800 รอบต่อนาที)

 เครื่องยนต์ดีเซลพร้อมเพลาข้อเหวี่ยงยืดหยุ่น 
เครื่องยนต์ดีเซลพร้อมเพลาข้อเหวี่ยงยืดหยุ่น (flexible crankshaft) หมายถึงเครื่องยนต์สันดาปภายในที่เพลาข้อเหวี่ยงแสดงคุณสมบัติความยืดหยุ่นในระดับหนึ่ง เนื่องจากความเค้นจากการทำงาน ค่าความคลาดเคลื่อนในการผลิต และสมบัติของวัสดุ ต่างจากเพลาข้อเหวี่ยงแข็งเกร็งโดยสมบูรณ์ เพลาข้อเหวี่ยงยืดหยุ่นจะเกิดการเปลี่ยนรูปทรงแบบไดนามิกอันเนื่องมาจากแรงจากการเผาไหม้ที่เป็นวัฏจักร แรงเฉื่อย และผลกระทบจากการหล่อลื่น ซึ่งอาจนำไปสู่การเคลื่อนที่แบบไม่สมมาตรและแรงสั่นสะเทือน ความยืดหยุ่นนี้สามารถส่งผลกระทบต่อประสิทธิภาพเครื่องยนต์โดยมีอิทธิพลต่อภาระของรองลื่น การกระจายของชั้นฟิล์มน้ำมันหล่อลื่น และการสึกหรอทางกลไก ซึ่งอาจลดประสิทธิภาพและอายุการใช้งานได้ เทคนิคการสร้างแบบจำลองขั้นสูง เช่น การวิเคราะห์ไฟไนต์เอลิเมนต์ (Finite Element Analysis - FEA) และพลศาสตร์หลายส่วน (Multi-Body Dynamics - MBD) ถูกนำมาใช้เพื่อทำนายและลดผลกระทบเหล่านี้ ซึ่งช่วยให้สามารถออกแบบเครื่องยนต์ได้ดีขึ้น เพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง และเพิ่มความทนทาน ความยืดหยุ่นของเพลาข้อเหวี่ยงจะลดอัตราการไหลของมวลอากาศที่เข้าสู่กระบอกสูบ ซึ่งส่งผลให้อัตราการปล่อยไอเสียอย่าง CO สูงขึ้นอย่างไม่พึงประสงค์

 การพัฒนาในอนาคต 
ในวรรณกรรมช่วงกลางทศวรรษ 2010 เป้าหมายหลักในการพัฒนาเครื่องยนต์ดีเซลในอนาคตถูกอธิบายว่าเป็นการปรับปรุงการปล่อยไอเสีย การลดการกินเปลืองเชื้อเพลิง และการเพิ่มอายุการใช้งาน (2014) มีการกล่าวกันว่าเครื่องยนต์ดีเซล โดยเฉพาะเครื่องยนต์ดีเซลสำหรับรถเพื่อการพาณิชย์ จะยังคงเป็นขุมพลังสำคัญที่สุดสำหรับยานยนต์ไปจนถึงกลางทศวรรษ 2030 บรรณาธิการบางคนสันนิษฐานว่าความซับซ้อนของเครื่องยนต์ดีเซลจะเพิ่มขึ้นอีก (2014) บรรณาธิการบางคนคาดว่าในอนาคตหลักการทำงานของเครื่องยนต์ดีเซลและเครื่องยนต์ออตโตจะมาบรรจบกันเนื่องจากพัฒนาการของเครื่องยนต์ออตโตที่ก้าวไปสู่การจุดระเบิดด้วยการอัดประจุเนื้อเดียวกัน (2017)

 ดูเพิ่ม 

 อ้างอิง 

 แหล่งข้อมูลอื่น 






สิทธิบัตร
 Method of and Apparatus for Converting Heat into Work. # 542846 filed 1892 
 Internal Combustion Engine #608845 filed 1895


หมวดหมู่:เครื่องยนต์สันดาปภายในลูกสูบ
หมวดหมู่:พ.ศ. 2439 ในประเทศเยอรมนี
หมวดหมู่:สิ่งประดิษฐ์ของเยอรมนี