디젤 엔진(Diesel Engine)은 독일의 기술자 루돌프 디젤(Rudolf Diesel)이 발명한 내연 기관으로, 압축 착화 방식을 사용하는 것이 가장 큰 특징이다. 가솔린 기관이 점화플러그를 이용해 연료를 강제 점화시키는 것과 달리, 디젤 엔진은 실린더 내부에서 공기를 고압으로 압축하여 높은 온도를 만든 후, 여기에 연료(주로 경유)를 분사하여 자연 발화시키는 방식으로 작동한다.
디젤 엔진의 기본 작동 원리는 다음과 같다. 피스톤이 공기를 실린더 안으로 흡입한 후 이를 강하게 압축하면, 압축된 공기의 온도가 연료의 자연 발화 온도 이상으로 상승한다. 이때 연료 분사 장치를 통해 미세한 연료 입자가 실린더 내부로 분사되면, 고온의 압축 공기에 의해 연료가 자연 발화하여 연소한다. 연소로 인해 발생한 고온·고압의 가스가 팽창하면서 피스톤을 밀어내고, 이 힘이 크랭크축을 회전시켜 동력을 생성한다. 일반적으로 4행정 기관(흡입-압축-폭발-배기)이 널리 사용되며, 일부 대형 선박용 엔진의 경우 2행정 기관이 사용되기도 한다.
디젤 엔진은 열효율이 높고 연료비가 상대적으로 저렴하여 대형 자동차, 철도 차량, 건설 기계, 농업용 기계, 선박 등에 널리 활용되어 왔다. 반면, 질소산화물과 미세먼지 등의 배출 가스 문제로 인해 최근에는 환경 규제가 강화되고 있으며, 특히 승용차 부문에서는 디젤 엔진의 입지가 축소되는 추세이다.
디젤 엔진의 연료 분사 방식은 크게 간접 분사 방식과 직접 분사 방식으로 나뉜다. 간접 분사 방식은 프리챔버(prechamber)에 먼저 연료를 분사한 후 주 실린더로 연소를 전파하는 방식이며, 직접 분사 방식은 실린더 내에 연료를 직접 분사하는 방식이다. 현대에는 커먼레일(Common Rail) 직접 분사 방식이 널리 사용되는데, 이는 고압 펌프로 연료 레일에 고압을 유지한 후 각 실린더의 인젝터를 통해 전자적으로 제어하여 분사하는 방식이다.
역사적으로, 루돌프 디젤은 1892년 '새로운 합리적인 열기관에 대한 이론과 구조'라는 논문을 발표하고 1893년 2월 23일 독일제국 특허국으로부터 해당 열기관에 관한 특허(DRP 67207)를 받았다. 이후 M.A.N.사와의 개발 계약을 통해 여러 차례의 시험 제작을 거쳐, 1897년 2월 17일 최초의 실용적인 디젤 엔진이 완성되었다. '디젤'이라는 명칭은 발명가인 루돌프 디젤의 이름에서 유래하였다.
