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1858年3月18日，鲁道夫·狄塞尔（Rudolph Christian Carl Diesel，1858—1913）出生在法国巴黎，他的父亲赛多尔（Theodor Diesel，1830—1901）是德国奥格斯堡的皮革制造商，母亲伊莉斯（Elise Strobel，1826—1897）是纽伦堡一个商人的女儿；他有一个姐姐路易斯（Louise，1856—？）和一个妹妹艾玛（Emma，1859—1940）。
柴油机的发明者鲁道夫·狄塞尔
少年鲁道夫·狄塞尔（1870年）
狄塞尔妻子玛莎·费拉希结婚时照片
狄塞尔全家福（从左至右）：狄塞尔、尤杰
狄塞尔的父亲赛多尔（Theodor
鲁道夫·狄塞尔在法国度过了他的童年，但在1870年的普法战争爆发时，他的家人被迫离开法国而定居在英国伦敦。然而，在战争结束之前，母亲将12岁的狄塞尔送到奥格斯堡，与叔叔一家一起生活。
就在狄塞尔就读慕尼黑技术大学（Technical University Munich）期间的1876年，德国人奥托研制成功了第一台四行程煤气发动机，这是法国工程师罗沙内燃机理论第一次得到实际应用。这一成就鼓舞了当时从事机械动力研究的许多工程师，其中包括对动力机器十分有兴趣的年轻人鲁道夫·狄塞尔。
1880年大学毕业的狄塞尔返回法国，从事制冷机器的设计和生产。
狄塞尔1883年与玛莎·费拉希（Martha Flasche，1860—1944）结婚。他们育有2个儿子和1个女儿：小鲁道夫（Rudolf Jr.，1883—？）、赫德（Heddy，1885—？）、尤杰（Eugen，1889—1970）。
1890年，对动力机器仍没有失去爱好的狄塞尔，决定回到德国柏林研制内燃机。与致力于改造奥托发动机的本茨、戴姆勒和迈巴赫不同，狄塞尔想完全舍去发动机中的点火系统，靠压缩空气发热，喷入燃料后自燃做功。这种方式完全区别于吸入燃气混合气点燃做功的方式，后人称狄塞尔的原理为“压燃式内燃机”原理。当然，狄塞尔产生这样的设想也并不是空穴来风，因为当时并没有发明分电器和高压点火线圈，点火装置非常简陋而不稳定，狄塞尔想跳过这个技术障碍完全是可以理解的。不久，狄塞尔在法国人约瑟夫·莫勒特（Joseph Mollet）发明的气动打火机上找到了灵感，这激发起他发明自燃式发动机的欲望，并使他坚持不懈地探索下去。
狄塞尔没有料到，他的想法实现起来远远比发明点火系统复杂得多，他所遇到的第一个问题就是燃料问题。舍去汽油是必然的，狄塞尔创造性地把他的目标指向了植物油。经过一系列试验，对于植物油的尝试也失败了。最终燃料选择锁定在了石油裂解产物中一直未被重视的柴油上。柴油相对于汽油来说性质非常稳定，比较难于点燃；但柴油稳定的特性恰恰适合于压燃式内燃机，在压缩比非常高的情况下柴油也不会出现爆震，这正是狄塞尔所需要的。
狄塞尔最早试制的试验柴油机
狄塞尔取得的柴油机专利证书
狄塞尔试验成功的第一台柴油机（1894年）
早在1892年，他在论文《转动式热机的原理和结构》中，阐述了狄塞尔发动机的原理：空气被压进一个含有易燃物的玻璃圆筒中直到易燃物燃烧为止。在德国奥格斯堡机器制造厂（MAN）总监海因里希·冯·布兹（Heinrich von Buz）的支持和帮助下，他与机器制造厂的老板签订了试制合同，并于1892年8月10日试制出了试验柴油机，其气缸直径为150mm，活塞行程400mm。试验时，首先用工厂总传动机拖动运转，待运转趋向平稳时喷入燃料，不料霎时间像开炮似的一声轰鸣，装在气缸盖上的测功指示器像炮弹一般飞出，排气管内喷射出浓密的黑烟，不断“嘣嘣”作响，火花四射，吓得在场的人四散逃命，大叫“可怕”！试验证明，因气缸内承受的压力太高，气缸发生破裂，发动机的功率连克服自身的摩擦力也不够。第一台样机试验失败了。但是，早在1892年1月28日，狄塞尔就向柏林皇家专利局申请了发明专利，并于同年2月23日取得了柴油机的专利权。
德国慕尼黑博览会上的狄赛尔柴油机——“世
1894年2月17日，狄塞尔将经改进后的柴油机再次试验，仅运行了1分钟，但有人称之为“划时代的一分钟”。
1897年，狄塞尔在奥格斯堡机器制造厂终于制成了第三台完全依靠压缩点火燃烧，以柴油为燃料，等压加热，单缸，转速154r/min时功率为13.25kW（18马力），其理论热效率高达26%（当时汽油机热效率只有15%）的发动机——四行程柴油机，并被誉为“无声发动机”。这是一项震惊世界的卓越发明！这台发动机被称为“世界第一台柴油发动机”，如今陈列在慕尼黑的德国博物馆内。
在1898年德国慕尼黑博览会上，狄塞尔柴油机引起了德籍美国人、酿造业者阿尔道夫·布什（Adolphus Busch，1839—1913）的浓厚兴趣。随后，布什以100万马克购买了狄塞尔柴油机的美国专利。1898年，布什在美国造出了第一台柴油机，这台柴油机归密苏里州圣路易斯的布什酿造厂所有，这是世界上最早的作为运转的柴油发动机。
1899年8月以后，狄塞尔的这种柴油机开始批量生产。
狄塞尔的发明使他一下子成为百万富翁，可惜由于这种新机器在工艺上还没有过关，使新产品无法很好使用，订户纷纷退货，结果给他造成了巨大的经济损失，声誉一落千丈。在随后的几年里，几乎没有厂家或个人乐意使用他的柴油机。没有了资金来源又负债累累，这使得狄塞尔的晚年陷入了极端贫困。
遗憾的是，1913年9月29日狄塞尔接受英国海军部邀请去伦敦参加会议，第二天在英吉利海峡（English Channel）从德累斯顿（Dresden）号船上突然失踪，谜一般地死去了（有人认为是因商业或军事利益的动机被谋杀，多数历史学家认为狄塞尔是因债务而跳海自尽的），去世时只有55岁。
据说，狄塞尔在他命运不佳的航程之前给了妻子一个袋子，指示她必须在一个星期之后才能打开。狄塞尔失踪之后不久，他的妻子玛莎打开了这个袋子，发现里面有20万德国马克（约为今天的120万美元），还有一些财务报表，显示他们的银行账户实际上是空的。
后来，人们为了纪念发明者，将柴油机称为“狄塞尔”（Diesel）。