thumb|Eerste generatie stationaire eencilinderdieselmotor (MAN, Augsburg, 1906, 12 pk) thumb|Het originele patent dat Rudolf Diesel kreeg voor de dieselmotor Een dieselmotor is een verbrandingsmotor die werkt volgens het principe van zelfontbranding. Hij wordt ook wel luchtcomprimerende motor genoemd, omdat de lucht die nodig is voor de verbranding eerst door de zuiger in de cilinder wordt gecomprimeerd, waarna de brandstof ingespoten wordt. De lucht die ten gevolge van de samenpersing sterk verhit is, doet de brandstof dan spontaan ontbranden.
Geschiedenis Het dieselprincipe is uitgevonden in 1893 door Rudolf Diesel. De allereerste licentie om dieselmotoren te bouwen, is verleend aan de Gentse fabriek van Carels in 1894.http://www.belgiumview.com/belgiumview/tl1/view0005774.php4 In 1897 werd door Moritz Schröter de eerste dieselmotor afgenomen bij Maschinenfabrik Augsburg.https://web.archive.org/web/20061008163049/http://www.knvts.nl/S%26W%20archief/Ontstaan%20dieselmotor.pdf (1997): Het ontstaan van de dieselmotor, Schip&Werf de Zee Diesel had zich gebaseerd op het carnotproces. Hij wees het ottoproces af vanwege de problemen met klopverschijnselen bij hogere compressieverhoudingen. Hij gaf er de voorkeur aan alleen de lucht te comprimeren en pas daarna de brandstof te injecteren, waardoor veel hogere drukken bereikt konden worden dan bij het ottoproces.https://web.archive.org/web/20061008162846/http://www.knvts.nl/S%26W%20archief/100%20jaar%20Dieselmotor.pdf (1992): 100 jaar dieselmotor, Schip&Werf de Zee
De dieselmotor werd pas bruikbaar voor de automobielindustrie na de ontwikkeling van de inspuitpomp door Robert Bosch. Door deze inspuitpomp, die naar zijn uitvinder soms ook boschpomp wordt genoemd, konden toerental en opbrengst door middel van een regulateur naar wens worden ingesteld. Tot dan konden diesels alleen draaien met een vast toerental, waardoor ze alleen geschikt waren voor stationaire toepassingen, zoals in de mijnbouw. Sinds de toepassing van de inspuitpomp en de oplossing van betrouwbaarheidsproblemen, is de verbreiding van de dieselmotor in voertuigen steeds nauw verbonden geweest met het succes dat ingenieurs boekten bij het onschadelijk maken van de inherente nadelen van dit motortype. Naarmate het gewicht van de motor teruggebracht werd, en trillingen en lawaai ingeperkt werden, verspreidde de diesel zich in steeds kleinere voertuigtypen: van vrachtwagen tot grote personenwagen, en vanaf de jaren zeventig in kleine personenauto's. Hoewel Peugeot al veel langer kleine diesels produceerde, wordt de Volkswagen Golf Diesel uit 1976 beschouwd als een mijlpaal in deze ontwikkeling. De motor van deze auto was als eerste licht, krachtig en stil genoeg om de leidende positie van de mengselmotor in de markt voor compacte auto's serieus te bedreigen.
Historie van de personenwagendiesel In de jaren twintig van de twintigste eeuw was de hoofdreden voor de toepassing van een dieselmotor de economische waarde. Het constante motorlawaai, de trillingen, en de aanvankelijk beperkte motorprestaties maakten het succes van de eerste dieselmotor in vrachtwagens minimaal. De Zweedse ingenieur Jonas Hesselman ontwiep in 1925 de Hesselmanmotor om de aanvankelijke nadelen het hoofd te bieden. Deze motor startte op benzine en ging over op diesel als de bedrijfstemperatuur was bereikt.
Aan het begin van de jaren dertig probeerden de Duitse ingenieurs nog om de betrouwbaarheidsproblemen van de dieselmotor op te lossen. De hoge compressie en andere beperkingen van de dieselmotoren dwongen de Duitsers om de lagers, de krukas en de zuigers groter uit te voeren in vergelijking met een benzinemotor van gelijk volume. De Duitse ingenieurs konden het bruikbare toerental niet verhogen zonder aantasting van de levensduur van de motor.
In 1926 rustte Daimler-Benz zijn vrachtwagens uit met een dieselmotor met zes cilinders die 1300 toeren per minuut kon draaien, terwijl een viercilinderdiesel, die van nature een onrustiger loop heeft, slechts 1000 toeren bereikte. Het was toen nog niet mogelijk om verder te gaan. Daarvoor was de uitvinding van de lichtere Mahle zuigers en de Bosch injectiepompen nodig om 2000 t/min en later een bruikbare 2800 t/min met 82 pk in het jaar 1933 te bereiken met een zescilindermotor. In die tijd echter kon het chassis van een relatief lichte personenauto de trillingen niet verwerken die door deze zware motoren werden gegenereerd.
In november 1934 beslisten de ingenieurs van Mercedes om de verdere ontwikkelingen te concentreren op dieselmotoren met vier cilinders. Ze slaagden erin om de trillingen te verminderen door de verbrandingskamers te herontwerpen en verbeterden de motoroutput door het zijklepprincipe te verlaten en een kopklepmotor te ontwikkelen. Het resultaat was een dieselmotor die 45 pk bij een toerental van 3200 t/min ontwikkelde, met een verbruik van slechts 9,5 l/100 km (tegen 13 l/100 km voor de standaard viercilindermotoren uit die tijd). Derhalve kon de motor in het chassis van de Mercedes 200 taxi worden geïnstalleerd. De duizenden kilometers die daarmee tot 1935 werden gereisd, bewezen spoedig de zuinigheid en betrouwbaarheid van deze diesel. Dit was genoeg om de interesse van particulieren te wekken. In 1936 kwam Mercedes aan deze vraag tegemoet met een passagiersversie, de Mercedes-Benz 260D, waarbij 260 naar de cilinderinhoud en D naar het dieselprincipe verwijst. In 1936 stelden de Franse autofabrikanten Peugeot en Citroën gelijkwaardige, lichte dieselauto's voor, echter slechts bedrijfswagens en taxi's. In Frankrijk ontwikkelde Peugeot in 1938 een dieselversie van de Peugeot 402, maar door het uitbreken van de Tweede Wereldoorlog is dit type nooit op de markt gekomen. In 1959 probeerde Peugeot het opnieuw met een 1,8 liter dieselmotor voor de Peugeot 403. Hoewel Fiat in 1953 al een Fiat 1400 met dieselmotor op de markt bracht, werd de dieselmarkt voor personenwagens tot de jaren zeventig volledig gedomineerd door Mercedes-Benz en Peugeot. In 1972 kwam Opel met een 2,1 liter dieselmotor voor de Opel Rekord. In de jaren daarop kwamen ook andere autofabrikanten met dieselmotoren.
De Audi R10 werd in 2006 winnaar van de 24 uur van Le Mans, de eerste overwinning van een door een dieselmotor aangedreven raceauto.
Werkingsprincipe Een dieselmotor is gewoonlijk een motor volgens het zuigerprincipe, waarbij een ontbrandend mengsel in een cilinder uitzet en zo de zuiger in de cilinder naar beneden drukt. Ook andere motortypen kunnen gebruikmaken van zelfontbranding, zo heeft Rolls-Royce in de jaren zestig en zeventig geëxperimenteerd met wankel-diesels.Rolls-Royce wankel-dieselmotor bezocht 19 februari 2009 Ook in ramjets wordt lucht samengeperst en van brandstof voorzien zodat het mengsel spontaan ontbrandt. De ramjet wordt echter als een aparte categorie beschouwd, en wankel-diesels zijn nooit in serieproductie gegaan. In het vervolg wordt steeds uitgegaan van zuigermotoren.
Volgens de wet van Boyle-Gay-Lussac wordt lucht bij compressie warmer; bij grote compressie zelfs heet genoeg om brandstof spontaan te laten ontbranden. Bij de dieselmotor wordt de lucht daarom eerst gecomprimeerd tijdens de compressieslag, waarna de brandstof wordt ingespoten. Deze ontsteekt daarna vrijwel direct spontaan door zelfontbranding, waarna de arbeidsslag volgt. Dit in tegenstelling tot de mengselmotor die brandstof en lucht vooraf mengt en dit mengsel veel minder samenperst, juist om vroegtijdige zelfontbranding te voorkomen.
De verbranding in een dieselmotor vindt plaats bij veel hogere druk en temperatuur dan bij een mengselmotor, en de ontbranding verloopt zeer snel, wat een zware motorconstructie nodig maakt en hoorbaar is in het karakteristieke dieselgeluid. Het hoge rendement staat hier als voordeel tegenover. Dit rendement hangt vooral samen met de compressieverhouding, de verhouding tussen de druk voor en na de arbeidsslag. Bij alle motoren die gebaseerd zijn op drukverschillen, hangt het rendement volgens de wetten van de thermodynamica direct af van het temperatuurverschil voor en na de arbeidsslag. Dit verschil is volgens de al genoemde wet van Boyle-Gay-Lussac direct verbonden met de compressieverhouding, die bij een diesel veel hoger is dan bij mengselmotoren mogelijk is. Onder deellast wordt het verschil in rendement tussen diesels en mengselmotoren nog groter omdat bij mengselmotoren het vermogen getemperd wordt door minder mengsel in de cilinder te brengen, wat resulteert in een kleinere daadwerkelijke compressieverhouding. Bij diesels is dit veel minder het geval. Hierbij wordt het vermogen verhoogd door de gemiddelde effectieve druk omhoog te brengen door een grotere compressieverhouding of door drukvulling.
thumb|Seiligerproces.
Kringproces Het oorspronkelijke kringproces voor de verbranding bij dieselmotoren is het dieselproces of gelijkdrukproces. Hierbij is de verbranding zo geleidelijk dat de druk niet verandert. Dit was het geval bij dieselmotoren met luchtverstuiving, wat tegenwoordig echter niet meer wordt toegepast. Bij moderne dieselmotoren wordt gebruikgemaakt van het gemengde proces, het seiligerproces. Dit wordt gemengd proces genoemd, omdat het niet alleen een gelijkdrukproces is, maar deels een ottoproces waarbij het volume gelijk blijft. Bij een gelijke compressieverhouding zou het rendement van het ottoproces hoger zijn, maar door de hogere compressieverhouding van de dieselmotor is het rendement van deze toch hoger. Bovendien vindt de ontbranding bij moderne dieselmotoren zo snel plaats dat het ottoproces benaderd wordt.
Tussen het theoretische en het werkelijke thermische rendement kan een groot verschil zitten. Dit komt onder andere doordat de eindtemperatuur lager ligt door dissociatie van moleculen boven de 1400 °C en de cilinderwand die warmte opneemt. De tijd die de verbranding en het afvoeren van de uitlaatgassen nodig hebben, zorgt voor een afronding van de scherpe hoeken.
Rendement thumb|300px|Sankey-diagram. thumb|300px|Het motorrendement ten opzichte van het effectieve vermogen . = mechanisch rendement = geïndiceerd thermisch rendement = totaal rendement = specifiek brandstofverbruik Met behulp van een indicateurdiagram kan het geïndiceerde thermische rendement worden bepaald:
met daarbij: = geïndiceerd vermogen [MW] = brandstofverbruik [kg/s] = specifieke energie brandstof [MJ/kg]
Dit is zo'n 52% bij middelsnellopende vierslagmotoren en ongeveer 55% bij langzaamlopende tweeslagmotoren. Een groot deel van de verliezen is de energie die verloren gaat met de uitlaatgassen. Dit ligt tussen de 25 en 30% van de toegevoegde energie. Verder moet de motor gekoeld worden om de materiaaltemperatuur binnen redelijke grenzen te houden, wat voor extra verliezen zorgt.
Daarnaast zijn er verliezen door wrijving, waardoor het effectieve vermogen aan de krukas minder is dan het geïndiceerde vermogen. Dit mechanische rendement is zo'n 90% bij vollast:
Het totale rendement wordt daarmee:
Daarmee valt het specifieke brandstofverbruik vast te stellen; de hoeveelheid verbruikte brandstof per vermogenseenheid en per tijdseenheid:
Het effectieve vermogen is afhankelijk van de gemiddelde effectieve druk. Om handzamer getallen te verkrijgen, wordt het vaak genoteerd als:
[g/MJ]
Door fabrikanten wordt dit vaak opgegeven in g/kWh. Over het algemeen ontwerpen deze een motor zo dat het maximale thermisch rendement niet bij vollast — het maximale vermogen — ligt, maar bij deellast, omdat het maximale vermogen niet vaak bereikt wordt. Het specifieke brandstofverbruik ligt bij langzaamlopende tweeslagmotoren rond de 170 g/kWh of 47,2 g/MJ en bij middelsnelle vierslagmotoren rond de 180 g/kWh of 50 g/MJ
Ook het specifieke luchtverbruik is afhankelijk van de stookwaarde, maar ook van de luchtovermaat en de spoelovermaat. Het specifieke luchtverbruik verhoudt zich tot het specifieke brandstofverbruik als: