Nasceu em Paris, França, em 18 de março de 1858, filho de imigrantes alemães. Como um jovem garoto, ele passou muitas horas no Museu de Paris de Artes e Ofícios, onde muitas vezes ele fez desenhos de várias máquinas em exposição. Depois que a família se mudou para Londres após eclosão da Guerra Franco-Prussiana em 1870, Diesel começou a frequentar o Museu da Ciência lá.Ele foi posteriormente enviado para Augsburg, na Alemanha, para viver com um tio, um professor de matemática na escola de comércio Augsburg. Foi em Augsburg, que viu pela primeira vez uma bomba que criou calor por compressão de ar, e foi esta bomba que acabaria por levar ao motor que hoje leva seu nome.
Em 1875, Diesel começou a freqüentar aulas na Universidade Técnica de Munique e, posteriormente, se formou com o registro de mais brilhante na história da universidade a esse tempo. Uma das palestras que assisti foi realizada por Carl von Linde, cuja pesquisa em termodinâmica levou à invenção de técnicas de refrigeração. Depois de formado, Diesel começou a trabalhar na empresa Linde refrigeração. Em 1880, ele retornou a Paris para ajudar na construção de uma planta de refrigeração, e depois tornou-se gerente de que planta. Ele vai continuar a trabalhar para a Linde até cerca de 1890.
Durante o curso de estudos Diesel universitários e profissionais a trabalhar cedo, ele determinou que os motores existentes eram ineficientes e tornou-se decididos a construir um melhor. Trabalhou inicialmente em um motor de expansão que usou amônia como fluido de trabalho, mas o motor explodiu durante um teste e Diesel esquerdo gravemente ferido. Ele decidiu, então, usar o calor gerado pela compressão de ar para acender uma mistura de combustível no cilindro, e em 1885 ele montou uma loja de laboratório em Paris, para aperfeiçoar o conceito. Ele recebeu sua primeira patente em 1892, e seu segundo em 1893. Também em 1893, ele publicou um artigo sobre o seu motor, intitulado A Teoria e projeto de um motor térmico racional .
Com a ajuda de Linde, Diesel foi capaz de garantir o financiamento de duas empresas alemãs a desenvolver o seu motor, e ele começou a trabalhar em Augsburgo, em 1893. Seu primeiro motor bem sucedido - um único cilindro, quatro tempos modelo que fez 25 cavalos - foi construído em 1897, e demonstrado em uma exposição de Munique no ano seguinte.Diesel começou a vender licenças para construir seu motor, e logo se tornou um milionário.
O que fez (e continua a fazer) motor Diesel diferente foi a de que, ao contrário de outros motores de combustão interna, não requer nenhuma vela de ignição para inflamar o combustível. Em "tradicionais" motores, o combustível é combinado com o primeiro ar, a mistura de ar-combustível é então comprimida, e em seguida é introduzida uma faísca para inflamar o combustível. Mas no motor Diesel, o combustível não é introduzido até que o ar já está comprimido e quente, e é o que faz com que o ar quente do combustível para inflamar.
Enquanto o motor Diesel fez sucesso imediato, que tinha seus problemas. As enormes pressões sob as quais o motor operados significava que qualquer falha no material a partir do qual foi feito poderia facilmente levar ao fracasso. Além disso, a Diesel sempre insistiu que seus motores ser construído para suas especificações originais e foi habitualmente lento sobre a incorporação de melhorias no projeto básico. Para piorar a situação, Diesel não era o motor de ignição por compressão primeira a ser testada, e alguns de seus patentes foram contestados. Embora Diesel finalmente ganhou todas as batalhas de patentes e, por isso ganhou o direito de ter seu nome permanentemente afiliado com o motor de ignição por compressão, as batalhas deixaram um pedágio em sua saúde mental, o que muitos disseram já era questionável.
Em 29 de setembro de 1913, Diesel desapareceu durante uma viagem através do Mar do Norte a partir de Antuérpia, na Bélgica, a Harwich, na Inglaterra, a bordo do navio de correio Dresden . Seu corpo foi encontrado na água, alguns dias depois, e acredita-se mais pelo que ele provavelmente cometeu suicídio pulando fora do navio. Seu livro, A Gênese da Diesel Motors , foi publicado pouco antes de sua morte.
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