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ディーゼルエンジン (diesel engine) は、ディーゼル機関(ディーゼルきかん)とも呼ばれ、ドイツの技術者ルドルフ・ディーゼルが発明した内燃機関である。1892年に発明され、1893年2月23日に特許を取得した。

ピストンによって空気を圧縮し、シリンダー内の高温空気に燃料を噴射することで自然着火させるしくみである。

実用的な内燃機関の中ではもっとも熱効率に優れる種類のエンジンであり、また軽油・重油などの一般的燃料の他にも、様々な種類の液体燃料が使用可能であるディーゼルは微粉炭を含む様々な燃料の使用を意図していたが、当初計画された微粉炭燃料の使用は成功しなかった。1900年のパリ万国博覧会ではピーナッツ油での運転を実演した(バイオディーゼルを参照)ように、液体燃料であれば相当に広範囲な種類の燃料を使用可能である。。汎用性が高く、小型高速機関から巨大な船舶用低速機関まで様々なバリエーションが存在する。

エンジン名称は発明者にちなむものであるが、日本語表記では一般に普及した「ディーゼル」のほか、かつては「ヂーゼル」「ジーゼル」とも表記された。日本の自動車整備士国家試験ではジーゼルエンジンと呼称している。

◆ 仕組み

圧縮されて高温になった空気に軽油や重油などのディーゼル燃料を吹き込んだ時に起こる、自己着火(正しくは「発火」)をもとにした膨張でピストンを押し出す、超拡散燃焼である。理論サイクルの分類では、低速のものがディーゼルサイクル(等圧サイクル)、高速のものはサバテサイクル(複合サイクル)として取り扱われる。

ディーゼルエンジンは、4サイクル又は4ストロークと呼ばれるものと、2サイクル又は2ストロークと呼ばれるものとに大別される。

;4サイクル・ディーゼルエンジンの各行程

# 吸入行程: ピストンが下死点まで下がり、空気をシリンダー内に吸い込む

# 圧縮行程: ピストンが上死点まで上がり、空気を圧縮する

# 膨張行程: シリンダー内の高温高圧の空気に燃料が噴射される。燃料が燃焼し膨張したガスがピストンを下死点まで押し下げる

# 排気行程: 慣性などによりピストンが上死点まで上がり、燃焼したガスをシリンダ外に押し出す

燃料の噴射には高圧ポンプが使用され、燃焼方式の違いで、単室の直接噴射式と副室式(予燃焼室式・渦流室式)に分かれる。

◆ 特徴

ディーゼルエンジンは内燃機関の中でも熱効率に優れ、低精製の燃料でも使用できる。圧縮によって吸気を高温にする必要があり、高い圧縮比が要求される。高い圧縮比は機械的強度を要求し、丈夫な部品は重く嵩ばりコストも架かり、可動部重量による機械的損失も大きくなる。

過給を行なっても、ガソリンエンジンで問題となるノッキングやデトネーションがディーゼルエンジンでは起こらず、圧縮比(初期シリンダ容積と圧縮時のシリンダ容積の比)を下げる必要がないため、過給とは相性がよく、ディーゼルエンジンの多くが過給機を備えているターボチャージャーにより、排気エネルギーの一部を回収でき、効率が改善され、吸気量の増加に対する燃料噴射量の増量で、同じ出力をより小さい排気量、より低い回転数で発生することも可能となり、ディーゼルエンジンの高性能化が一気に進んだ。ターボ過給によって、リッター当たり出力が100馬力を超えるものも登場している。。

◇ 燃焼行程

ガソリンエンジンではあらかじめ空気と気化ガソリンが混合されてシリンダー内に導入されるが、ディーゼルエンジンではシリンダー内の高温高圧になった空気中に液体状の燃料が高圧噴射される。ただし、この燃料噴射によってシリンダー内に生じた微細な油滴が注入直後瞬間的に自発発火する訳ではなく、ミクロな油滴の表面で気化した燃料ガスが空気と混合して燃えやすい状態へと変わった後に、発火することになる。この注入から発火までの時間を「着火遅れ」と呼び、この遅れの間にシリンダー内に広がった燃料ガスが自発発火によって一気に燃焼するために騒音と振動の原因となっていた。また、注入された燃料油滴がシリンダー内に広がり切る前に自発発火することが避けられず、原理的にシリンダー容積を使い切ることが難しい。

1990年代後半から登場したコモンレール方式の燃料噴射装置のように、燃料を超高圧で好きなタイミングで好きな量だけ噴射できるようになったために、何度かに分けて噴射するなど、燃費・出力・環境対策に関して最適の状態となるように燃料噴射が行なえるようになっている。

◇ 4サイクルと2サイクル

21世紀初めの現代の高速ディーゼルエンジンでは4ストローク機関が主流であり、航空機にまで使われたクルップ・ユンカース式対向ピストンエンジンや、GMのユニフロースカベンジング式など、第二次世界大戦以前から出現していた2ストローク機関は一部の例外を除いて姿を消した。
一方、極低速回転の大型船舶用は、2ストローク型(ユニフロー・スカベンジング・ディーゼル)が主流となっている。

◆ 燃料噴射ポンプとインジェクター

従来型の燃料噴射装置は燃料の「加圧」と「制御」の両方を燃料ポンプで行う。このようなポンプを「ジャーク式」といい、燃料噴射量・タイミングなどがすでに制御された状態で加圧を行うものである。この形式では、噴射ポンプの他に噴射量を制御するガバナーや、噴射タイミングを制御するタイマーが組み合わされ、これらはポンプの加圧能力と並んでエンジンの性能を決定する要素となっている。

制御の機構は遠心力や負圧を利用した機械制御が中心で、一部電子制御が採り入れられているものもあるが、大きな力のかかる加圧動作が求められる為に微細な制御には限界がある。

◇ 列型噴射ポンプ

「ボッシュA型」と呼ばれ、エンジンの気筒数分のカムとプランジャーが一列に並んだ、直列エンジンのような外観を特徴とする。

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