ディーゼルエンジン
キャタピラー
カミンズ
ナビスター・インターナショナル(en:Navistar International Corporation)
ゼネラルモーターズ エレクトロ・モーティブ・ディヴィジョン(GM-EMD) - 機関車用エンジンを生産
一つのプランジャーポンプが単気筒の燃料加圧と吐出を担当し、気筒数分のポンプが一列に並んでいる構造。ジャーク式ポンプの中では低速回転から噴射量が安定するので大型車に用いられた。噴射ポンプと噴射弁の間にある噴射管を毎回低圧に戻す影響のため実現できる燃料圧力は200 bar強まで。それ以上に高めようとしても噴射管内で衝撃波を発生させるなど損失が大きくなり現実的でない。
1900年代から小型船に置ける試行的採用が始まったが、外航船舶として本格的な成功を収めた最初のディーゼル船は、1912年にB&W(バーマイスター・ウント・ウェイン)の1,250 hp・4ストロークエンジン2基を搭載して建造されたデンマークの5,000 t級貨物船「セランディア」(MS Selandia)である。この船は同クラスの蒸気機関搭載船に比して3分の1程度の燃料消費で航行できた(かつ、蒸気船のようなボイラー用の真水が不要であった)ことでその経済性と航続距離における優位性を立証し、実用的成功を収めた。排煙の量が蒸気船に比べて遥かに少ないため、蒸気船のような太い煙突は実用上不要で、簡易な排気管を備えるだけで済んだ(以後のディーゼル船では、主として美観上の見地から旧来同様の煙突を模したファンネルを立て、その中に外見より細い排気管を通す事例が多く見られる)。
その後の第一次世界大戦初期には、機関室の密閉が容易でガソリン機関よりも大型化に適し、航続距離を伸ばせることから、当時急速に実用水準に達した潜水艦の主動力に導入された。第一次大戦後の1920年代以後は通常の軍艦・商船にも本格的普及が始まったが、舶用動力の主流となるには時間がかかった。
ソ連では第二次世界大戦中チャロムスキー Ach-30ディーゼルエンジンがイェモラーエフ Yer-2やペトリャコフ Pe-8などの爆撃機に搭載された。 フランスではブロック(Bloch)がMB.203爆撃機にクレルジェ(英語版)製の星型ディーゼルエンジンを搭載した。ロイヤル・エアクラフト・エスタブリッシュメントでは1932年にロールスロイス・コンドル(英語版)エンジンを圧縮着火式エンジンに改造して、ホーカー・ホーズリー爆撃機(英語版)に搭載してテストした。
このように多くのメーカーがエンジン開発を試みたが、ディーゼルエンジンは耐久性と燃費は良好だがスロットルの反応が鈍い、酷い排煙と振動などの理由により、主流とはなり得なかった。
大戦後のユニークな提案としては複雑なターボコンパウンド機関の燃焼にディーゼルを利用するネイピア ノーマッドがあるが、これも実用化には至らなかった。またアリソン 250などディーゼル燃料対応を謳ったターボプロップエンジンも存在するが、出力が落ちるため積極的に使われることはなく緊急用としている。
航空機用ガソリンエンジンの進化が頭打ちになり、さらに2度のオイルショックに加えて環境に悪影響を及ぼす有鉛の航空用ガソリンへの規制が強まったことから、従来の航空機用レシプロエンジンの燃料の価格が高止まりした。そのためヨーロッパでは1980年代以降、ジェット燃料も利用可能かつ低出力ではタービンエンジンよりも燃費に優れる、小型プロペラ機向け低燃費ディーゼルへの関心が復活した。
あらかじめ高純度の尿素を精製水に溶かし込んだ尿素水を独立したタンクに積載しておき、走行中にNOx還元触媒の手前に尿素水を噴霧し、高温の排気中で加水分解反応によりアンモニアを得る。幅広い排ガス温度領域でNOx還元性能が高い(実際のシステムでは、HC分低減のため排ガスはSCRに先立ち二次空気と酸化触媒とで燃焼させておき、またSCR処理後には残ったアンモニアを分解するための酸化触媒も必要である)。尿素水の補給とシステム全体の取り付け場所の確保できるトラック・バス等において実用化されている。
大型低速であるほどディーゼルエンジンの長所が引き立ち、短所が目立たなくなる傾向にある。逆に小型高速ではガソリンエンジンが有利になる。このため小型車のエンジンはガソリンで、大型車のエンジンはディーゼルになることが多い。鉄道の気動車はディーゼルがほとんどであり、船舶も、軍用や高速船、小型船(20トン未満)の船外機などの例を除き、ディーゼルエンジンであることが一般的である。
ガソリンエンジンは点火方式が「火花点火」、燃焼方式が「均一予混合燃焼」である。あらかじめ燃料を気化させた混合気をシリンダーに吸入、圧縮したのち、電気火花により点火する。均一混合気に満たされた燃焼室に火炎面伝播が発生し燃焼域が半球状に広がって間欠燃焼する。シリンダー直径が大きすぎると火炎伝播速度が間に合わずシリンダーの外周に近い混合気まで点火できなくなるので、シリンダ直径(ボア)に限界(自動車用の場合10 cm、容積で800 ccほど)がある。一方で予混合燃焼では粒子状物質 (PM) は発生しない。ただし圧縮行程で燃料噴射する直噴ガソリンエンジンは気化できない液滴の残る不均一な成層燃焼なので、粒子状物質が発生する。
ディーゼルエンジンは拡散燃焼なので容積に制限はない。ただし、高圧下の拡散燃焼速度は遅いので大容積エンジンは低回転に限られる。これは、むしろ大型船舶やポンプ、発電機などの大出力エンジンにとって都合が良い。1万馬力を超える巨大出力の歯車減速機は信頼性に乏しいので、低速エンジンの直接出力が求められるため。ただし速度変化の激しい車両には多段変速機が必要になる。