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ホットバルブエンジンは、セミディーゼル[ 1 ]またはアクロイドエンジンとも呼ばれ、燃料がバルブ内部の赤熱した金属表面に接触することで着火し、その後、上昇するピストンによって圧縮された空気（酸素）がホットバルブ室に導入されるタイプの内燃機関です。燃料が導入されると多少の着火は起こりますが、バルブ内の利用可能な酸素はすぐに消費されます。エンジンの圧縮行程でホットバルブ室に十分な酸素が供給された場合にのみ、激しい着火が起こります。
ほとんどのホットバルブエンジンは、1気筒または2気筒の低速2ストローク、クランクケース掃気式ユニットとして製造された。[ 1 ]
このエンジンのコンセプトは、イギリスの発明家ハーバート・アクロイド・スチュアートによって確立されました。最初の試作機は1886年に製造され、1891年にイギリスのリンカンシャー州グランサムのリチャード・ホーンズビー＆サンズ社によって、ライセンス生産でホーンズビー・アクロイド特許オイルエンジンという名称で製造が開始されました。 [ 2 ] [ 3 ]
数年後、アクロイド＝スチュアートの設計は、米国でドイツ移民のミーツとワイスによってさらに発展させられた。彼らは、ジョセフ・デイが開発した2ストローク掃気方式とホットバルブエンジンを組み合わせることで、同サイズの4ストロークエンジンと比較してほぼ2倍の出力を実現した。同様のエンジンは、農業用や船舶用として、スウェーデンのJ.V.スヴェンソン・モーターファブリック、ボリンダーズ、リセキルス・メカニスカ・ヴェルクスタッド、ABピタゴラス、その他多くの工場で製造された。
アクロイド・スチュアートのエンジンは、加圧燃料噴射システムを採用した最初の内燃機関であり[ 4 ]、また独立した気化燃焼室を採用した最初のエンジンでもありました。これは、前室噴射式ディーゼルエンジン の前身とみなされている、すべてのホットバルブエンジンの先駆けです。
ホーンズビー・アクロイド石油エンジンやその他のホットバルブエンジンは、圧縮熱のみで着火するルドルフ・ディーゼルの設計とは異なります。アクロイドエンジンの圧縮比は3:1から 5:1ですが、一般的なディーゼルエンジンの圧縮比ははるかに高く、通常15:1から 20:1で、より効率的です。アクロイドエンジンでは、ディーゼルエンジンのように圧縮ピーク時（上死点前15° ）ではなく、吸気行程の初期（上死点前140°）に燃料が噴射されます。[ 5 ]
ホットバルブエンジンは、シリンダー内にピストンがあり、コネクティングロッドとクランクシャフトでフライホイールに接続されているという点で、他のほとんどすべての内燃機関と基本的なレイアウトを共有しています。アクロイド・スチュアートのオリジナルのエンジンは、 4 ストロークサイクル (吸気、圧縮、燃焼、排気) で動作し、ホーンズビーはこの設計のエンジンを作り続け、ブラックストーンやクロスリーなどの他のいくつかの英国のメーカーも同様でした。ヨーロッパ、スカンジナビア、および米国のメーカー (およびペッター、ガードナー、アレンなどの一部の英国企業) は、クランクケース掃気を備えた2 ストロークサイクルで動作するエンジンを製造しました。後者のタイプがホットバルブエンジンの生産の大部分を占めていました。エンジンを通るガスの流れは、4 ストローク エンジンではバルブによって、2 ストロークではシリンダー壁のポートを覆ったり開いたりするピストンによって制御されます。
ホットバルブエンジンでは、燃焼は通常シリンダーヘッドに取り付けられた気化器（ホットバルブとも呼ばれる）と呼ばれる独立した燃焼室で行われ、そこに燃料が噴射されます。気化器は狭い通路でシリンダーに接続されており、運転中に燃焼ガスによって加熱されます。始動には、トーチランプやゆっくり燃える芯などの外部の炎が使用されます。後期のモデルでは、電気加熱や火工品が使用されることもありました。別の方法としては、スパークプラグと振動コイル点火装置を組み込む方法があり、エンジンはガソリンで始動し、運転温度まで温まった後にオイルに切り替えられました。
予熱時間は、エンジンの設計、使用する加熱方式、周囲温度によって異なりますが、温暖な気候のほとんどのエンジンでは、一般的に2～5分程度です。極寒地で運転する場合やエンジンが特に大型の場合は、30分ほどかかることもあります。その後、エンジンを回転させますが、通常は手動で行いますが、圧縮空気や電動モーターを使用する場合もあります。
エンジンが始動すると、圧縮と点火の熱によってホットバルブが必要な温度に維持されるため、ブロートーチなどの熱源を取り外すことができます。その後、エンジンは外部からの熱を必要とせず、空気、燃料油、潤滑油の供給のみで運転できます。ただし、低出力時にはバルブが冷えすぎる可能性があります。エンジンの負荷が低い場合、燃焼温度がホットバルブの温度を維持するのに十分でない場合があります。このため、多くのホットバルブエンジンは補助加熱なしでは無負荷運転できません。一部のエンジンは、軽負荷または低速運転時に余分な冷気の供給を減らすために吸気口にスロットルバルブを備えており、また、長時間の低負荷運転またはアイドリング時に自己燃焼を維持するために、通常の広範囲に噴霧された燃料ではなく、温度が最も高くなるホットバルブの中心部に強力な燃料油ジェットを噴射するように調整できる調整可能な燃料噴霧ノズルを備えたエンジンもありました。同様に、エンジンの負荷が増加すると、バルブの温度も上昇します。これにより燃焼開始が早まり（サイクルの早い段階で発生する）、出力と効率が低下します。燃焼が進みすぎると、有害な早期着火が発生する可能性があります。これはホットバルブエンジンの出力制限要因であり、この制限を回避するために、一部のホットバルブエンジンには、吸気温度を下げて早期着火を抑制し、より高い出力を可能にするために、吸気口に水を滴下するシステムが搭載されています。[ 6 ]
エンジンを長時間無人で運転できるという利点から、ホットバルブエンジンは、農業用トラクター、発電機、ポンプ、運河船の推進装置など、安定した出力が必要な用途で広く利用されるようになった。
ピストンが下降する（吸気行程）と、吸気弁を通してシリンダー内に空気が吸い込まれる。同じ行程中に、機械式（ジャーク式）燃料ポンプ[ 7 ]によってノズルを通して燃料が気化器に噴射される。噴射された燃料は気化器の高温内部に接触すると気化するが、着火するほどの熱量ではない。ピストンが上昇する（圧縮行程）と、シリンダー内の空気は開口部を通して気化器に押し込まれ、そこで軽く圧縮される（圧縮比は約3:1）。この圧縮は、吸気温度の大幅な上昇を引き起こすには不十分であり、その上昇は主に、高温バルブの内面との接触による加熱（始動前に外部から加熱した場合、またはエンジン運転中に燃焼熱が維持された場合に赤熱する）によって生じる。圧縮行程の主な役割は、シリンダーから気化器への空気の乱流運動を作り出し、それが予備気化燃料油と混合することである。この混合と、空気が気化器に軽く圧縮されることによる酸素含有量の増加により、燃料油蒸気が自然発火する。[ 8 ]燃料チャージの燃焼はホットバルブで完了するが、排気ガスと過熱空気の膨張チャージが生成される。結果として生じる圧力によりピストンが押し下げられる（動力行程）。ピストンの動作は、クランクシャフトとフライホイールのアセンブリによって回転運動に変換され、このアセンブリには作業を行うための機器を取り付けることができる。フライホイールは運動量を蓄積し、その一部は動力が発生していないときにエンジンを回転させるために使用される。ピストンが上昇し、排気バルブから排気ガスを排出する（排気行程）。その後、サイクルが再び始まる。
燃料噴射と燃焼の基本的な動作は、4ストロークでも2ストロークでも、すべてのホットバルブエンジンに共通です。サイクルはピストンが最下点にあるところから始まります。ピストンが上昇すると、吸気ポートからクランクケースに空気が吸い込まれます。同時に、燃料が気化器に噴射されます。ピストン上部の空気は気化器に押し込まれ、そこで霧状の燃料と混合され、燃焼が起こります。ピストンはシリンダー内を下降します。ピストンが下降すると、まず排気ポートが開きます。加圧された排気ガスがシリンダーから流れ出ます。排気ポートが開いてから少し後、下降中のピストンはトランスファーポートを開きます。ピストンはクランクケース内の空気を加圧し、トランスファーポートを通ってピストン上部の空間に押し出します。流入した空気の一部は、まだ開いている排気ポートから排出され、シリンダーからすべての排気ガスが確実に排出されるようにします。このプロセスは掃気と呼ばれます。ピストンは行程の最下点に達すると再び上昇を開始し、クランクケース内に新鮮な空気を吸い込み、サイクルを完了します。吸気と圧縮は上昇行程で行われ、動力発生と排気は下降行程で行われます。
クランクシャフトベアリングに潤滑油を供給するために、クランクケースに潤滑油を供給する必要があります。クランクケースはエンジンに空気を供給するためにも使用されるため、エンジンの潤滑油は空気とともにシリンダー内に運ばれ、燃焼中に燃焼して排気として排出されます。クランクケースからシリンダーに運ばれたオイルはピストンの潤滑に使用されます。つまり、2ストロークのホットバルブエンジンは潤滑油を徐々に消費していくことになり、これは全損潤滑システムとして知られる設計です。また、スカベンジポンプなどを使用してクランクケースからオイルを取り出し、潤滑油リザーバーに戻す設計もありました。ランツのホットバルブトラクターとその多くの模倣品にはこの機能があり、オイル消費量を大幅に削減していました。
さらに、始動時にクランクケースオイルが過剰に存在すると、エンジンが制御不能な状態で始動し、回転部品や往復運動部品の速度制限をはるかに超えて加速する危険性があります。これはエンジンの破損につながる可能性があります。通常、始動前にクランクケースからオイルを排出するための栓またはコックが設けられています。
バルブがなく、作動サイクルが2倍になっているということは、2ストロークのホットバルブエンジンはどちらの方向にも同じように作動できることを意味します。小型の2ストロークエンジンの一般的な始動方法は、エンジンを通常の回転方向とは逆方向に回すことです。ピストンは圧縮行程で十分な力で跳ね返り、エンジンを正しい方向に回転させて始動させます。この双方向運転は船舶用途で利点となり、蒸気機関のように、ギアボックスを必要とせずに船舶を前進または後退させることができました。方向を反転させるには、エンジンを停止して反対方向に再び始動するか、オペレーターの十分なスキルとタイミングがあれば、エンジンが圧縮行程で跳ね返り、反対方向に回転するのに十分な勢いを持つまでエンジンを減速させることができました。燃料噴射は圧縮前に行われ、燃焼はエンジンの回転の特定の点に直接結びついていないため（ディーゼルエンジンの噴射/燃焼や火花点火エンジンの点火/燃焼のように）、2ストロークホットバルブエンジンでは、ピストンが上死点に達する直前に燃焼が起こるように燃料供給を設定することも可能で、これによりエンジンは回転方向を反転させ、ピストンが次に上死点に近づくと燃焼が起こり、回転方向が再び反転します。このようにして、エンジンはクランクシャフトの完全な回転を完了することなく、無限に運転することができます。ホットバルブエンジンは、内燃機関の中で「毎分ゼロ回転」で運転できるという点で独特です。これは、エンジンを意味のある推力を発生させずに「運転」し続けることができ、エンジンを停止して後で長い始動手順を実行する必要がないため、船舶用途にも魅力的な特性でした。
エンジンの双方向回転機能は、ギアボックスを備えた熱電対式トラクターにおいては好ましくない特性であった。エンジン回転数が非常に低い場合、音や走行性能にほとんど変化がなく、運転者が気づかないうちにエンジンが逆回転してしまうことがあり、意図した方向とは逆方向にトラクターが走行するまで、そのことに気づかない可能性があった。ランツ・ブルドッグ・トラクターには、エンジンによって機械的に駆動される回転矢印を示すダイヤルが装備されていた。矢印は通常のエンジン回転方向を指しており、ダイヤルが逆方向に回転すると、エンジンが逆回転したことを意味する。
熱球エンジンが発明された当時、その大きな魅力は、当時産業界における主要な動力源であった蒸気エンジンと比較して、効率性、シンプルさ、操作の容易さであった。凝縮器のない蒸気エンジンは、平均熱効率（発生した熱のうち実際に有効な仕事に変換される割合）が約6%であった。[ 9 ] 熱球エンジンは、容易に12%の熱効率を達成できた。
1910年代から1950年代にかけて、ホットバルブエンジンは低圧の原油噴射方式を採用していたため製造コストが安く、ディーゼルエンジンの圧縮着火方式よりも圧縮比が低かった。
熱球式エンジンは、蒸気機関に比べて構造も操作もはるかに簡単です。ボイラーは、必要に応じて水や燃料を補充し、過圧による爆発を防ぐために圧力を監視するために、少なくとも1人の作業員が必要です。自動潤滑システムとエンジン速度を制御するガバナーを装備すれば、熱球式エンジンは何時間も無人で運転し続けることができます。
もう一つの魅力は安全性でした。むき出しの火炎と高温のボイラー、蒸気管、作動シリンダーを備えた蒸気機関は、弾薬工場や燃料精製所のような可燃性環境では使用できませんでした。ホットバルブエンジンは排気ガスもよりクリーンでした。蒸気機関の大きな危険は、ボイラー圧力が過剰に上昇して安全弁が故障すると、非常に危険な爆発が発生する可能性があることでしたが、ホットバルブエンジンが発明された頃には、これは比較的まれな出来事でした。より一般的な問題は、蒸気機関のボイラーの水位が低くなりすぎると、炉頂の鉛栓が溶けて火が消えてしまうことでした。ホットバルブエンジンは燃料がなくなると停止するだけで、すぐに燃料を追加して再始動できます。水冷は通常閉回路で行われるため、漏れがない限り水の損失はありません。冷却水が少なくなると、エンジンは過熱して焼き付きます。これは 大きな問題ですが、爆発の危険性はありません。ランツ・ブルドッグ・トラクターなどに使用されているエンジンの中には、ホットバルブに溶融プラグが取り付けられているものもあった。エンジンが過熱するとプラグが溶け、圧縮と燃焼が阻止され、重大な損傷が発生する前にエンジンが停止する仕組みになっていた。これは、無人で運転されるエンジンにとって特に望ましい機能だった。
蒸気機関、ガソリンエンジン（オットーサイクル）、圧縮着火式エンジン（ディーゼルサイクル）と比較すると、ホットバルブエンジンは構造が単純であるため、潜在的な問題が少ない。ガソリンエンジンにあるような電気系統はなく、蒸気機関にあるような外部ボイラーや蒸気系統もない。
ホットバルブエンジンは、燃焼の仕組み上、幅広い燃料で稼働できます。オットーエンジンやディーゼルエンジンとは異なり、ホットバルブエンジンは圧縮着火ではなく、燃料の気化とホットバルブ着火に依存しています。つまり、ホットバルブエンジンでは、燃焼性の低い燃料でも使用できるということです。[ 10 ]
予熱に時間がかかるため、ホットバルブエンジンは極寒の環境下でも容易に始動できた。そのため、蒸気機関が実用的ではなく、初期のガソリンエンジンやディーゼルエンジンも信頼性に欠けるカナダやスカンジナビアなどの寒冷地で人気を博した。しかし、その反面、短時間運転、特に自動車での使用には不向きであった。
熱風球エンジンは、その信頼性の高さ、多様な燃料に対応できる汎用性、そして数時間から数日間連続運転が可能であることから、農業、林業、海洋分野で非常に人気が高く、ポンプや製粉機、製材機、脱穀機などの動力源として広く利用された。また、ロードローラーやトラクターにも熱風球エンジンが使用された。
スウェーデンのストックホルム、アウグステンダールにあるJV Svenssons Motorfabrik は、 1912年から1925年にかけて製造されたTyp 1モータープラウに熱球エンジンを使用していた。スウェーデンのエスキルストゥーナにあるMunktells Mekaniska Verkstads AB は、1913 年以降、熱球エンジンを搭載した農業用トラクターを製造していた。 ドイツのマンハイムにあるHeinrich Lanz AG は、1921 年にLanz HLトラクターに熱球エンジンの使用を開始した。熱球エンジンを使用した他の有名なトラクターメーカーには、イタリアのBubba、Gambino、 Landini、 Orsi、ハンガリーのHSCS、フランスのSFV、ポーランドのUrsusなどがある（Ursus は第二次世界大戦後、 1934 年のLanz Bulldog D 9506の直接のコピーであるUrsus C-45 を製造した）。
20世紀初頭には、船舶用ホットバルブエンジンを製造するヨーロッパのメーカーが数百社ありました。スウェーデンだけでも70社以上のメーカーがあり、その中でもボリンダー社が最も有名で、1920年代には世界市場の約80%を占めていました。ノルウェーのサッブ社は小型漁船用のホットバルブエンジンとして非常に人気があり、現在でも多くのものが稼働しています。ルッベストネセットに拠点を置くウィックマン工場は、2ストローク4気筒グローバルブエンジンを製造しており、これはノルウェー西部のフィヨルドの多くのフェリーサービスで人気がありました。これらのエンジンは可変ピッチプロペラシステムに接続され、ほぼ一定の回転数で燃料を追加するだけで出力を上げることができました。これらのエンジンは、グロートーチの操作を避けるため、加圧空気シリンダーに接続されたグロートーチで加熱されました。約12～14 kg/cmの加圧空気は、ピストントップ位置付近で燃焼ガスの一部を排出することによって得られました。これらのエンジンは、4つのシリンダーのうち2つに圧縮空気を送り込むことで始動した。アメリカでは、スタンダード、ウェーバー、リード、スティックニー、オイルシティ、フェアバンクス・モースなどがホットバルブエンジンを製造していた。
このエンジンの設計上の制約は、回転速度範囲が非常に狭く（かつ低速）、通常50～300rpmに限られていたことである。このため、ホットバルブエンジンは、速度がそれほど重要視されないトラクターなどの車両を除き、自動車用途への応用が困難であった。しかし、定置型用途においては、この制約はほとんど問題にならず、ホットバルブエンジンは非常に普及していた。
予熱に時間がかかるため、ホットバルブ式エンジンは、予熱工程が運転時間のごく一部を占めるだけで済むような、長時間の運転を必要とするユーザーにのみ好まれました。これには、船舶用途 （特に漁船） や、ポンプや排水作業などが含まれます。
熱球エンジンは、ダイナモや電灯システムが完成されたのとほぼ同時期に発明され、発電はその主な用途の一つでした。このエンジンは、1890年代に高速蒸気機関が開発されたとはいえ、標準的な往復式蒸気機関よりも高い回転速度を達成でき、燃料消費量とメンテナンスの手間が少なく、一人で操作・保守できるという利点から、小規模発電に最適でした。熱球エンジンで駆動する発電機は、ヨーロッパ、特に農村部の多くの大きな家屋、工場、劇場、灯台、ラジオ局など、中央集権型の電力網が利用できない多くの場所に設置されました。通常、ダイナモまたはオルタネーターは、エンジンのフライホイールから平ベルトで駆動され、必要なギア比を実現することで、発電機がエンジンよりも速い速度で回転するようにしました。アームストロング・ホイットワースやボルトン・ポールといった企業は、1900年代から1920年代後半にかけて、エンジンと発電機の両方を含む完全な発電機セットを製造・供給していた。しかし、世界各地で国家送電網が整備され、熱球エンジンがディーゼルエンジンに置き換えられたことで、需要が減少した。
これらのエンジンは、蒸気機関の火災が許容できない火災リスクとなる地域でも使用されました。アクロイド・スチュアートは、ウーリッジの王立兵器廠向けに、ホットバルブ式オイルエンジンを搭載した世界初の機関車「ラケシス」を開発しました。ウーリッジでは、それまで火災リスクのために機関車の使用は不可能でした。ホットバルブ式エンジンは20世紀初頭の産業用エンジンとして非常に人気がありましたが、より大型の機器に使用できるほどの出力はありませんでした。
1910年頃からディーゼルエンジンは劇的に改良され、従来の熱球式エンジンよりも高い効率でより大きな出力を得られるようになった。ディーゼルエンジンは、最大限の経済性を念頭に置いて設計すれば50%以上の効率を達成でき、より効率的な燃焼方式により、同じ排気量でもより大きな出力を得られるようになった。熱球がなく、圧縮着火のみに依存するため、予熱が不要で、使いやすさも向上した。
ホットバルブエンジンは、速度と出力対サイズ比の点で限界がありました。船舶や機関車を動かすのに十分な大きさのホットバルブエンジンを作るには、非常に大きく重くなってしまうでしょう。ランディーニトラクターに使用されていたホットバルブエンジンは、比較的低い出力にもかかわらず、最大で20リットルの容量がありました。ホットバルブエンジンの出力と速度の主な制限は、その燃焼方式にありました。ディーゼルエンジンでは、圧縮空気に燃料を噴射することで燃焼を制御します。燃料が噴射されるまで燃焼は起こらないため、燃焼のタイミングと持続時間を厳密に制御できます。ホットバルブエンジンでは、圧縮が始まる前にシリンダーに燃料が噴射され、圧縮行程中にホットバルブ内の気化した燃料と空気が接触すると燃焼が始まります。これは、燃焼をある程度の精度で制御することが困難であることを意味していました。ホットバルブ内の燃料の一部は、ピストンが圧縮行程を完了する前に、異なるタイミングで着火することがよくありました。これは従来の火花点火エンジンのプレイグニッションと同じで、エンジンの内部部品、特にピストンに不均一な力と高い熱的および物理的ストレスをもたらします。ホットバルブエンジンでは、この問題は、エンジン全体の回転数を低く抑え、各サイクルで噴射される燃料の量を少なくし、エンジンの部品を非常に頑丈に作ることによってのみ克服できました。その結果、非常に耐久性のあるエンジンができましたが、同時に、比較的低い出力を生み出す大型で重いエンジンにもなりました。水噴射（プレイグニッションを減らすため）やホットチューブエンジン（エンジンの回転数に応じて気化器の容積を変更し、全体の圧縮比を変更できる）などのアイデアは、複雑さとコストを増加させ、急速に発展していたディーゼルエンジンと同じレベルの出力重量比を実現することは依然としてできませんでした。
多気筒エンジンでは、複数のホットバルブ全体で均一な燃焼を実現するのは困難です。ホットバルブエンジンはディーゼルエンジンに比べて圧縮比が低いため、効率、出力、回転速度が制限されていました。ほとんどのホットバルブエンジンは最大回転速度が約100rpmでした が、1930年代には2,000rpmまで回転可能な高速ディーゼルエンジンが 製造されていました。また、ホットバルブの設計とインジェクターシステムの当時の技術の限界により、ほとんどのホットバルブエンジンは単速エンジンであり、一定の速度、または非常に狭い速度範囲でしか動作しませんでした。ディーゼルエンジンははるかに広い速度範囲で動作するように設計できるため、汎用性が高くなっています。このため、中型ディーゼルエンジンは発電機セットでの使用に非常に人気があり、小規模発電のエンジンとしてホットバルブエンジンに取って代わりました。
1930年代と1940年代に小型高速ディーゼルエンジンが開発されたことで、ホットバルブエンジンの人気は劇的に低下しました。ホットバルブエンジンの最後の大規模メーカーは1950年代に生産を中止し、現在では発展途上国の非常に僻地を除いて、商業用途では事実上絶滅しています。この例外は船舶用途です。ホットバルブエンジンはヨーロッパの内陸バージやナローボートに広く搭載されていました。英国初の自走式モーターナローボート2隻、1911年のキャドバリーのボーンビル Iとボーンビル II [ 11 ]は、15馬力のボリンダー単気筒ホットバルブエンジン[ 11 ]で駆動され、このタイプは1920年代から1950年代にかけて一般的になりました。熱球式エンジンは一般的に寿命が長く、このような用途に最適であるため、今日でもオリジナルの熱球式エンジンを搭載した船舶を見かけることは珍しくない。
模型用グロープラグエンジンはホットバルブエンジンの一種であるという誤解がよくありますが、これは間違いです。模型用グローエンジンは触媒点火式エンジンです。グロープラグコイル内の白金とメタノール蒸気との反応を利用しており、特定の温度と圧力下では白金が蒸気と接触して発光します。
ホットバルブエンジンはディーゼルエンジンと混同されることが多いが、これは主にホットバルブエンジンがディーゼル燃料で動くことが多いことと、ホットバルブが点火装置としてすぐに認識されないことが原因である。[ 12 ]
ホットバルブエンジンは、主に気化器に保持された熱を燃料の着火に再利用し、約 12% の効率を達成します。[ 12 ]ディーゼルエンジンは、圧縮のみを使用して燃料を着火します。ホットバルブエンジンよりもはるかに高い圧力で動作するため、大型ディーゼルでは 50% を超える効率が得られます。ディーゼルエンジンは、十分な圧縮仕事が与えられれば、予熱なしでも始動できます。ホットバルブエンジンは、圧縮着火ではなくホットバルブ着火に依存しているため、これはできません。
燃料噴射プロセスのタイミングにも重要な違いがあります。ホットバルブエンジンでは、吸気行程中に燃料が気化器に噴射されます。[ 2 ] [ 13 ]ディーゼルエンジンでは、圧縮行程の終わりに、上死点に達する直前に燃料が燃焼室に噴射されます。さらに、ホットバルブエンジンでは、特に精密な燃料噴射も、特に高圧の燃料噴射も必要ありません。そのため、ホットバルブエンジンは、中圧ポンプを使用して、単純なノズルを通してシリンダーに燃料を供給します。ディーゼルエンジンには、高度な燃料噴射システムが必要です。
この時期のディーゼルエンジンとホットバルブエンジンは4ストロークだった。[ 13 ] 1902年、F. ルンドロフは2ストロークのクランクケース掃気エンジンを発明し、これが後にホットバルブタイプのエンジンとして普及した。
小型の直噴ディーゼルエンジンはまだ実用的ではなかった[ 12 ] ため、予室式間接噴射エンジンが発明され、始動にはグロープラグを使用する必要が生じた[ 14 ] [ 15 ] 。ロバート・ボッシュ社が開発した技術により、ポンプとインジェクターシステムははるかに高い圧力で動作するように構築できた。高精度インジェクターと組み合わせることで、1927年から高速ディーゼルが生産された。
高温のバルブに亀裂や破損が生じ始め、徐々にフラットなホットスポットを備えた水冷シリンダーヘッドに置き換えられました。[ 16 ]時間の経過とともに圧縮比は3:1から14:1に増加しました。燃料噴射は、低圧縮では上死点前135度から始まり、後の高圧縮エンジンでは上死点前20度まで低下し、点火のためのホットエア係数[ 12 ] [ 17 ]が増加し、燃費が向上しました。[ 12 ]グロープラグは最終的にブロートーチ方式による予熱に取って代わり、エンジン回転数が増加し、現在では間接噴射ディーゼルに分類されるものになりました。[ 12 ]
ホットバルブ式またはプレチャンバー式エンジンは、直接噴射式の「純粋な」ディーゼルエンジンよりも製造が容易で、[ 12 ]信頼性が高く、より小型のエンジンでより少量の燃料を扱うことができた。[ 12 ]
ホットバルブエンジンは、多くのメーカーによって、通常は小規模なシリーズで製造されました。これらのエンジンは低速回転（300～400rpm ）で、ピストンを含むほとんどの部品が鋳鉄製でした。燃料ポンプは通常、真鍮製のハウジングと鋼鉄製のプランジャーで構成され、可変ストローク長で動作しました。その結果、シンプルで頑丈な重量級エンジンとなりました。
そのため、特別な工具を使わずに平均的な機械工場で加工することができました。[ 18 ] [ 19 ]伝統的な工具と技術を備えた小さな鍛冶屋、造船所、金物屋、機械工場でも、ホットバルブエンジンを作ることができました。これらは、購入した未完成の鋳造品から完成させたり、提供された設計図に基づいて作ったり、工場で製造されたエンジンのライセンスを受けた（またはライセンスを受けていないことが多かった）コピー、ワークショップや個人が参照設計に基づいて独自に改良したものから作ることができました。多くの場合、複数の異なるメーカーの特徴を組み合わせたり、基本的なホットバルブ設計の完全にオリジナルの改良版を作ったりしました。
火花点火式エンジンやディーゼルエンジンはほとんどの場合、専門メーカーから購入する必要がありましたが、ホットバルブエンジンは構造がシンプルでコスト効率も高かったため、造船所、農業機械メーカー、製粉機械メーカーなどの企業が自社製品に合わせてエンジンを設計、製造、搭載することができました。これは特に、専門メーカーからエンジンを長距離輸送したり、険しい地形を越えて輸送したりすることが非現実的で費用がかさむ地域において顕著であり、比較的シンプルで低出力のエンジンしか必要とされない場合が多かったのです。
この結果、多数のホットバルブエンジン製造業者が出現したが、そのほとんどは、明確な標準設計や量産体制に基づいてエンジンを製造することはなく、製造数もごくわずかだった。その他の地元のエンジン工場は、個々の顧客の要求に応じて、複数の既存の製造業者からライセンスを受けたり、模倣したり、あるいはそれらに触発されたりしたホットバルブ設計のエンジンを製造していた。
スウェーデンのノールテリエにあるピタゴラスエンジン工場は博物館（ピタゴラス機械工房博物館）として保存されており、稼働中の生産ラインと膨大な工場アーカイブが保管されている。
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