เครื่องยนต์แบบกระเปาะร้อนหรือที่รู้จักกันในชื่อ เครื่องยนต์ กึ่งดีเซล^{[ 1 ]}หรือเครื่องยนต์ Akroyd เป็น เครื่องยนต์สันดาปภายในชนิดหนึ่งที่เชื้อเพลิงจุดติดไฟโดยการสัมผัสกับพื้นผิวโลหะที่ร้อนแดงภายในกระเปาะ ตามด้วยการนำอากาศ (ออกซิเจน) ที่ถูกอัดเข้าไปในห้องกระเปาะร้อนโดยลูกสูบ ที่ยกขึ้น มีการจุดติดไฟบ้างเมื่อนำเชื้อเพลิงเข้าไป แต่จะใช้ออกซิเจนที่มีอยู่ในกระเปาะหมดไปอย่างรวดเร็ว การจุดติดไฟอย่างรุนแรงจะเกิดขึ้นก็ต่อเมื่อมีออกซิเจนเพียงพอส่งไปยังห้องกระเปาะร้อนในจังหวะการอัดของเครื่องยนต์

เครื่องยนต์แบบหัวร้อนส่วนใหญ่ผลิตเป็นเครื่องยนต์สองจังหวะ ความเร็วต่ำแบบหนึ่งหรือสองสูบ พร้อมระบบกวาดไอเสียจาก ห้อง ข้อเหวี่ยง^{[ 1 ]}

แนวคิดของเครื่องยนต์นี้ได้รับการคิดค้นโดยHerbert Akroyd Stuartนักประดิษฐ์ชาวอังกฤษ ต้นแบบแรกถูกสร้างขึ้นในปี พ.ศ. 2429 และเริ่มการผลิตในปี พ.ศ. 2434 โดยRichard Hornsby & Sonsแห่ง Grantham, Lincolnshire ประเทศอังกฤษ ภายใต้ชื่อHornsby Akroyd Patent Oil Engineภายใต้ใบอนุญาต^{[ 2 ] [ 3 ]}

หลายปีต่อมา การออกแบบของ Akroyd-Stuart ได้รับการพัฒนาเพิ่มเติมในสหรัฐอเมริกาโดยผู้อพยพชาวเยอรมัน Mietz และ Weiss ซึ่งได้รวมเครื่องยนต์แบบหัวเผาความร้อนเข้ากับ หลักการ กวาดไอเสียแบบสองจังหวะ ที่พัฒนาโดยJoseph Dayทำให้ได้กำลังเกือบสองเท่าเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์สี่จังหวะที่มีขนาดเท่ากัน เครื่องยนต์ที่คล้ายกันนี้สำหรับการใช้งานทางการเกษตรและทางทะเลถูกสร้างขึ้นโดยJ. V. Svensons Motorfabrik , Bolinders , Lysekils Mekaniska Verkstad , AB Pythagorasและโรงงานอื่นๆ อีกมากมายในสวีเดน

เครื่องยนต์ของ Akroyd-Stuart เป็นเครื่องยนต์สันดาปภายในเครื่องแรกที่ใช้ระบบฉีดเชื้อเพลิง แบบแรงดัน ^{[ 4 ]}และยังเป็นเครื่องแรกที่ใช้ห้องเผาไหม้ไอระเหยแยกต่างหากอีกด้วย ถือเป็นต้นแบบของเครื่องยนต์แบบหัวเผาร้อนทั้งหมด ซึ่งถือเป็นต้นกำเนิดของเครื่องยนต์ดีเซลที่มีระบบฉีดเชื้อเพลิงแบบห้องเผาไหม้

เครื่องยนต์น้ำมัน Hornsby–Akroyd และเครื่องยนต์แบบหัวร้อนอื่นๆ แตกต่างจากการออกแบบของRudolf Diesel ซึ่งการจุดระเบิดเกิดขึ้นจากความร้อนของการอัดเพียงอย่างเดียว เครื่องยนต์ Akroyd จะมี อัตราส่วนการอัดระหว่าง 3:1 ถึง 5:1 ในขณะที่เครื่องยนต์ดีเซล ทั่วไป จะมีอัตราส่วนการอัดที่สูงกว่ามาก โดยปกติจะอยู่ระหว่าง 15:1 ถึง 20:1 ทำให้มีประสิทธิภาพมากกว่า ในเครื่องยนต์ Akroyd เชื้อเพลิงจะถูกฉีดในช่วงจังหวะดูดช่วงต้น (ที่ 140° BTDC ) และไม่ใช่ที่จุดสูงสุดของการอัด (ที่ 15° BTDC) เหมือนในเครื่องยนต์ดีเซล^{[ 5 ]}

เครื่องยนต์แบบหัวร้อนมีโครงสร้างพื้นฐานร่วมกับเครื่องยนต์สันดาปภายใน อื่นๆ เกือบทั้งหมด กล่าวคือ มีลูกสูบอยู่ภายในกระบอกสูบที่เชื่อมต่อกับล้อช่วยแรงโดยก้านสูบและเพลาข้อเหวี่ยงเครื่องยนต์ดั้งเดิมของ Akroyd-Stuart ทำงานตาม วัฏจักร 4 จังหวะ (ดูด อัด กำลัง และไอเสีย) และHornsbyก็ยังคงผลิตเครื่องยนต์ตามแบบนี้ต่อไป เช่นเดียวกับผู้ผลิตชาวอังกฤษรายอื่นๆ เช่นBlackstoneและCrossleyผู้ผลิตในยุโรปสแกนดิเนเวียและสหรัฐอเมริกา (และบริษัทอังกฤษบางแห่ง เช่นPetter , GardnerและAllen ) ผลิตเครื่องยนต์ที่ทำงานตาม วัฏจักร 2 จังหวะพร้อมระบบกวาดไอเสียในห้องข้อเหวี่ยง เครื่องยนต์ประเภทหลังนี้เป็นส่วนใหญ่ของการผลิตเครื่องยนต์แบบหัวร้อน การไหลของก๊าซผ่านเครื่องยนต์ถูกควบคุมโดยวาล์วในเครื่องยนต์ 4 จังหวะ และโดยลูกสูบที่ปิดและเปิดช่องในผนังกระบอกสูบในเครื่องยนต์ 2 จังหวะ

ในเครื่องยนต์แบบหลอดร้อน การเผาไหม้เกิดขึ้นในห้องเผาไหม้แยกต่างหากที่เรียกว่าเครื่องพ่นไอ (หรือเรียกว่าหลอดร้อน ) ซึ่งโดยปกติจะติดตั้งอยู่บนฝาสูบ โดยเชื้อเพลิงจะถูกฉีดพ่นเข้าไป หลอดร้อนเชื่อมต่อกับกระบอกสูบด้วยทางเดินแคบๆ และจะถูกทำให้ร้อนด้วยก๊าซจากการเผาไหม้ขณะทำงาน เปลวไฟภายนอก เช่นหัวพ่นไฟหรือไส้ตะเกียงที่เผาไหม้ช้าๆ จะใช้สำหรับการสตาร์ท ในรุ่นต่อมาบางครั้งมีการใช้ความร้อนจากไฟฟ้าหรือดอกไม้ไฟอีกวิธีหนึ่งคือการติดตั้งหัวเทียนและขดลวดสั่นเพื่อจุดระเบิด เครื่องยนต์จะสตาร์ทด้วยน้ำมันเบนซินและเปลี่ยนไปใช้น้ำมันหล่อลื่นหลังจากอุ่นเครื่องจนถึงอุณหภูมิการทำงาน

ระยะเวลาในการอุ่นเครื่องก่อนสตาร์ทขึ้นอยู่กับการออกแบบเครื่องยนต์ ประเภทของระบบทำความร้อน และอุณหภูมิแวดล้อม แต่สำหรับเครื่องยนต์ส่วนใหญ่ในสภาพอากาศอบอุ่นโดยทั่วไปจะอยู่ระหว่าง 2 ถึง 5 นาที หรืออาจนานถึงครึ่งชั่วโมงหากใช้งานในสภาพอากาศหนาวจัดหรือเครื่องยนต์มีขนาดใหญ่เป็นพิเศษ จากนั้นจึงสตาร์ทเครื่องยนต์ โดยปกติจะใช้มือ แต่บางครั้งก็ใช้ลมอัดหรือมอเตอร์ไฟฟ้า

เมื่อเครื่องยนต์ทำงานแล้ว ความร้อนจากการอัดและการจุดระเบิดจะช่วยรักษาอุณหภูมิของหลอดไฟให้อยู่ในระดับที่ต้องการ และสามารถถอดหลอดไฟหรือแหล่งความร้อนอื่นๆ ออกได้ หลังจากนั้น เครื่องยนต์ไม่ต้องการความร้อนจากภายนอก และต้องการเพียงอากาศ น้ำมันเชื้อเพลิง และน้ำมันหล่อลื่นในการทำงาน อย่างไรก็ตาม ภายใต้กำลังต่ำ หลอดไฟอาจเย็นลงมากเกินไป หากภาระของเครื่องยนต์ต่ำ อุณหภูมิการเผาไหม้อาจไม่เพียงพอที่จะรักษาอุณหภูมิของหลอดไฟไว้ได้ ด้วยเหตุนี้ เครื่องยนต์แบบหลอดไฟร้อนหลายๆ เครื่องจึงไม่สามารถทำงานได้โดยไม่มีการให้ความร้อนเสริมในขณะที่ไม่มีภาระ เครื่องยนต์บางรุ่นมีวาล์วควบคุมปริมาณอากาศในช่องรับอากาศเพื่อลดปริมาณอากาศเย็นส่วนเกินเมื่อทำงานที่ภาระเบาหรือความเร็วต่ำ และบางรุ่นมีหัวฉีดน้ำมันเชื้อเพลิงแบบปรับได้ที่สามารถปรับให้พ่นน้ำมันเชื้อเพลิงเป็นลำแรงเข้าไปในแกนกลางของหลอดไฟร้อนซึ่งจะมีอุณหภูมิสูงสุด แทนที่จะเป็นการพ่นน้ำมันเชื้อเพลิงเป็นละอองในวงกว้างตามปกติ เพื่อรักษาการเผาไหม้ด้วยตัวเองภายใต้การทำงานที่ภาระต่ำหรือการเดินเบาเป็นเวลานาน ในทำนองเดียวกัน เมื่อภาระของเครื่องยนต์เพิ่มขึ้น อุณหภูมิของหลอดไฟก็จะเพิ่มขึ้นเช่นกัน สิ่งนี้ทำให้การเริ่มต้นการเผาไหม้เกิดขึ้นเร็วขึ้น (เกิดขึ้นเร็วกว่าในรอบการทำงาน) ซึ่งลดกำลังและประสิทธิภาพ หากปล่อยให้การเผาไหม้เกิดขึ้นเร็วเกินไป อาจเกิด การจุดระเบิดก่อนกำหนดซึ่ง ก่อให้เกิดความเสียหาย ได้ นี่เป็นปัจจัยจำกัดกำลังเอาต์พุตของเครื่องยนต์แบบหัวเผาร้อน และเพื่อหลีกเลี่ยงข้อจำกัดนี้ เครื่องยนต์แบบหัวเผาร้อนบางรุ่นจึงมีระบบหยดน้ำเข้าไปในช่องรับอากาศเพื่อลดอุณหภูมิของอากาศและป้องกันการจุดระเบิดก่อนกำหนด ทำให้สามารถผลิตกำลังเอาต์พุตได้สูงขึ้น^{[ 6 ]}

ข้อดีของเครื่องยนต์แบบหัวเผาความร้อนคือสามารถทำงานได้โดยไม่ต้องมีผู้ดูแลเป็นเวลานาน ทำให้เครื่องยนต์ประเภทนี้ได้รับความนิยมในงานที่ต้องการกำลังไฟฟ้าคงที่ เช่น รถแทรกเตอร์ทางการเกษตรเครื่องกำเนิดไฟฟ้าปั๊มและระบบขับเคลื่อนเรือ ในคลอง

อากาศจะถูกดูดเข้าไปในกระบอกสูบผ่านวาล์วไอดีขณะที่ลูกสูบเคลื่อนลง (จังหวะดูด) ในจังหวะเดียวกันนั้น เชื้อเพลิงจะถูกฉีดเข้าไปในเครื่องระเหยโดยปั๊มเชื้อเพลิงแบบกลไก (แบบกระตุก) ^{[ 7 ]}ผ่านหัวฉีด เชื้อเพลิงที่ฉีดเข้าไปจะกลายเป็นไอเมื่อสัมผัสกับภายในที่ร้อนของเครื่องระเหย แต่ความร้อนนั้นไม่เพียงพอที่จะทำให้เกิดการจุดระเบิด จากนั้นอากาศในกระบอกสูบจะถูกดันผ่านช่องเปิดเข้าไปในเครื่องระเหยขณะที่ลูกสูบเคลื่อนขึ้น (จังหวะอัด) ซึ่งอากาศจะถูกอัดเบาๆ ( อัตราส่วนประมาณ 3:1) – ซึ่งไม่เพียงพอที่จะทำให้อุณหภูมิของอากาศเพิ่มขึ้นอย่างมีนัยสำคัญ ซึ่งส่วนใหญ่เกิดจากการที่อากาศถูกทำให้ร้อนโดยการสัมผัสกับพื้นผิวภายในของหลอดไฟร้อน ( ร้อนแดงเนื่องจากการให้ความร้อนจากภายนอกก่อนเริ่มหรือเนื่องจากความร้อนจากการเผาไหม้ ที่คง อยู่ขณะที่เครื่องยนต์ทำงาน) จังหวะอัดส่วนใหญ่ทำหน้าที่สร้างการเคลื่อนที่แบบปั่นป่วนของอากาศจากกระบอกสูบเข้าไปในเครื่องระเหย ซึ่งจะผสมกับน้ำมันเชื้อเพลิงที่ระเหยเป็นไอแล้ว การผสมนี้และการเพิ่มขึ้นของปริมาณออกซิเจนเมื่ออากาศถูกอัดเบาๆ เข้าไปในเครื่องระเหย ทำให้ไอน้ำมันเชื้อเพลิงติดไฟเอง^{[ 8 ]}การเผาไหม้ของเชื้อเพลิงเสร็จสมบูรณ์ในหลอดร้อน แต่สร้างก๊าซไอเสียและอากาศร้อนจัดที่ขยายตัว ความดันที่เกิดขึ้นจะผลักลูกสูบลง (จังหวะกำลัง) การเคลื่อนที่ของลูกสูบจะถูกแปลงเป็นการเคลื่อนที่แบบหมุนโดยชุดเพลาข้อเหวี่ยง-ล้อช่วยแรง ซึ่งสามารถติดตั้งอุปกรณ์เพื่อทำงานได้ ล้อช่วยแรงจะเก็บโมเมนตัมไว้ ซึ่งบางส่วนจะถูกใช้ในการหมุนเครื่องยนต์เมื่อไม่ได้ผลิตกำลัง ลูกสูบจะยกขึ้น ขับไล่ก๊าซไอเสียออกทางวาล์วไอเสีย (จังหวะไอเสีย) จากนั้นวงจรก็จะเริ่มต้นใหม่อีกครั้ง

หลักการทำงานพื้นฐานของการฉีดเชื้อเพลิงและการเผาไหม้นั้นเหมือนกันในเครื่องยนต์แบบหัวเผาทุกชนิด ไม่ว่าจะเป็นแบบสี่จังหวะหรือสองจังหวะ วัฏจักรเริ่มต้นด้วยลูกสูบอยู่ที่จุดต่ำสุดของช่วงชัก ขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่ขึ้น มันจะดูดอากาศเข้าไปในห้องข้อเหวี่ยงผ่านทางพอร์ตไอดี ในขณะเดียวกัน เชื้อเพลิงจะถูกฉีดพ่นเข้าไปในหัวฉีด อากาศที่อยู่ด้านบนของลูกสูบจะถูกผลักเข้าไปในหัวฉีด ซึ่งจะผสมกับเชื้อเพลิงที่ถูกทำให้เป็นละอองและเกิดการเผาไหม้ขึ้น ลูกสูบจะเคลื่อนที่ลงไปในกระบอกสูบ ขณะที่ลูกสูบเคลื่อนที่ลง มันจะเปิดพอร์ตไอเสียก่อน ก๊าซไอเสียที่มีแรงดันสูงจะไหลออกจากกระบอกสูบ หลังจากเปิดพอร์ตไอเสียได้ไม่นาน ลูกสูบที่กำลังเคลื่อนที่ลงจะเปิดพอร์ตส่งผ่าน ตอนนี้ลูกสูบกำลังอัดอากาศในห้องข้อเหวี่ยง ซึ่งถูกดันผ่านพอร์ตส่งผ่านและเข้าไปในพื้นที่เหนือลูกสูบ อากาศที่เข้ามาบางส่วนจะสูญเสียไปทางพอร์ตไอเสียที่ยังเปิดอยู่ เพื่อให้แน่ใจว่าก๊าซไอเสียทั้งหมดถูกระบายออกจากกระบอกสูบ กระบวนการนี้เรียกว่าการกวาดล้าง (scavenging ) จากนั้นลูกสูบจะเคลื่อนที่ลงถึงจุดต่ำสุดของช่วงชักและเริ่มเคลื่อนที่ขึ้นอีกครั้ง โดยดูดอากาศใหม่เข้าไปในห้องข้อเหวี่ยงและทำให้วัฏจักรสมบูรณ์ การดูดและการอัดเกิดขึ้นในจังหวะขึ้น ในขณะที่กำลังและไอเสียเกิดขึ้นในจังหวะลง

ต้องมีการป้อนน้ำมันหล่อลื่นเข้าไปในห้องข้อเหวี่ยงเพื่อส่งไปยังแบริ่งเพลาข้อเหวี่ยง เนื่องจากห้องข้อเหวี่ยงยังใช้ในการส่งอากาศไปยังเครื่องยนต์ด้วย น้ำมันหล่อลื่นของเครื่องยนต์จึงถูกนำเข้าไปในกระบอกสูบพร้อมกับอากาศ ถูกเผาไหม้ในระหว่างการเผาไหม้ และถูกนำออกทางท่อไอเสีย น้ำมันที่ถูกนำมาจากห้องข้อเหวี่ยงไปยังกระบอกสูบจะใช้สำหรับหล่อลื่นลูกสูบซึ่งหมายความว่าเครื่องยนต์สองจังหวะแบบหัวเผาร้อนจะค่อยๆ เผาไหม้น้ำมันหล่อลื่นที่มีอยู่ ซึ่งเป็น ระบบหล่อลื่นแบบสูญเสียทั้งหมด ( total-loss lubricating system) นอกจากนี้ยังมีการออกแบบที่ใช้ปั๊มดูดหรืออุปกรณ์ที่คล้ายกันเพื่อดูดน้ำมันออกจากห้องข้อเหวี่ยงและส่งกลับไปยังอ่างเก็บน้ำมันหล่อลื่น รถแทรกเตอร์แบบหัวเผาร้อนของ Lanz และรถเลียนแบบจำนวนมากมีคุณสมบัตินี้ ซึ่งช่วยลดการใช้น้ำมันลงอย่างมาก

นอกจากนี้ หากมีน้ำมันในห้องข้อเหวี่ยงมากเกินไปขณะสตาร์ทเครื่องยนต์ อาจทำให้เครื่องยนต์สตาร์ทและเร่งความเร็วอย่างควบคุมไม่ได้เกินขีดจำกัดความเร็วของชิ้นส่วนที่หมุนและเคลื่อนที่ ซึ่งอาจส่งผลให้เครื่องยนต์เสียหายได้ โดยปกติจะมีจุกหรือวาล์วสำหรับระบายน้ำมันในห้องข้อเหวี่ยงก่อนสตาร์ทเครื่องยนต์

การที่ไม่มีวาล์วและรอบการทำงานที่ซ้ำซ้อนยังหมายความว่าเครื่องยนต์สองจังหวะแบบใช้หัววัดความร้อนสามารถทำงานได้ดีเท่ากันทั้งสองทิศทาง เทคนิคการสตาร์ททั่วไปสำหรับเครื่องยนต์สองจังหวะขนาดเล็กคือการหมุนเครื่องยนต์ไปในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางการหมุนปกติ ลูกสูบจะดีดตัวออกจากช่วงการอัดด้วยแรงที่เพียงพอที่จะหมุนเครื่องยนต์ไปในทิศทางที่ถูกต้องและสตาร์ทได้ การทำงานแบบสองทิศทางนี้เป็นข้อได้เปรียบในการใช้งานทางทะเล เนื่องจากเครื่องยนต์สามารถขับเคลื่อนเรือไปข้างหน้าหรือถอยหลังได้โดยไม่ต้องใช้เกียร์ เหมือนกับ เครื่องยนต์ไอน้ำการเปลี่ยนทิศทางสามารถทำได้โดยการหยุดเครื่องยนต์และสตาร์ทใหม่ในทิศทางตรงกันข้าม หรือด้วยทักษะและจังหวะเวลาที่เพียงพอของผู้ใช้งาน สามารถลดความเร็วของเครื่องยนต์จนกระทั่งมีแรงส่งเพียงพอที่จะดีดตัวออกจากช่วงการอัดและหมุนไปในทิศทางตรงกันข้ามได้ เนื่องจากการฉีดเชื้อเพลิงเกิดขึ้นก่อนการอัด และเนื่องจากการเผาไหม้ไม่ได้เชื่อมโยงโดยตรงกับจุดใดจุดหนึ่งในการหมุนของเครื่องยนต์ (เช่นเดียวกับการฉีด/การเผาไหม้ในเครื่องยนต์ดีเซล หรือการจุดระเบิด/การเผาไหม้ในเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟ) จึงเป็นไปได้ที่จะตั้งค่าการจ่ายเชื้อเพลิงในเครื่องยนต์สองจังหวะแบบหัวเทียนร้อนให้การเผาไหม้เกิดขึ้นก่อนที่ลูกสูบจะถึงจุดศูนย์ตายบนทำให้เครื่องยนต์หมุนย้อนกลับจนกว่าลูกสูบจะเข้าใกล้จุดศูนย์ตายบนอีกครั้ง เมื่อนั้นการเผาไหม้จะเกิดขึ้นและการหมุนจะย้อนกลับอีกครั้ง – เครื่องยนต์สามารถทำงานได้อย่างไม่มีที่สิ้นสุดในลักษณะนี้โดยไม่ต้องหมุนเพลาข้อเหวี่ยงครบหนึ่งรอบ เครื่องยนต์แบบหัวเทียนร้อนมีความพิเศษเฉพาะตัวในบรรดาเครื่องยนต์สันดาปภายในตรงที่สามารถทำงานได้ที่ 'ศูนย์รอบต่อนาที' คุณลักษณะนี้ยังน่าสนใจสำหรับการใช้งานในเรือ เนื่องจากสามารถปล่อยให้เครื่องยนต์ 'ทำงาน' โดยไม่สร้างแรงขับที่สำคัญ หลีกเลี่ยงความจำเป็นในการดับเครื่องยนต์และดำเนินการขั้นตอนการสตาร์ทที่ยุ่งยากในภายหลัง

ความสามารถในการหมุนสองทิศทางของเครื่องยนต์เป็นคุณสมบัติที่ไม่พึงประสงค์ในรถแทรกเตอร์ที่ใช้พลังงานจากหลอดไฟร้อนและติดตั้งเกียร์ ที่ความเร็วรอบเครื่องยนต์ต่ำมาก เครื่องยนต์สามารถหมุนกลับทิศทางได้เองโดยแทบไม่มีเสียงหรือคุณภาพการทำงานเปลี่ยนแปลง และคนขับจะไม่ทันสังเกตจนกว่ารถแทรกเตอร์จะวิ่งไปในทิศทางตรงกันข้ามกับที่ตั้งใจไว้ รถแทรกเตอร์ Lanz Bulldogมีหน้าปัดที่ขับเคลื่อนด้วยกลไกจากเครื่องยนต์ ซึ่งแสดงลูกศรหมุน ลูกศรชี้ไปในทิศทางการหมุนปกติของเครื่องยนต์ หากหน้าปัดหมุนไปในทิศทางตรงกันข้าม แสดงว่าเครื่องยนต์หมุนกลับทิศทางแล้ว

ในขณะที่เครื่องยนต์แบบหัวร้อนถูกประดิษฐ์ขึ้น จุดเด่นที่สำคัญของมันคือประสิทธิภาพ ความเรียบง่าย และความง่ายในการใช้งานเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ไอน้ำ ซึ่งในขณะนั้นเป็นแหล่งพลังงานหลักในอุตสาหกรรม เครื่องยนต์ไอน้ำแบบไม่มีคอนเดนเซอร์มี ประสิทธิภาพเชิงความร้อนเฉลี่ย(สัดส่วนของความร้อนที่สร้างขึ้นซึ่งถูกเปลี่ยนเป็นงานที่มีประโยชน์จริง) ประมาณ 6% ^{[ 9 ]} เครื่องยนต์แบบหัวร้อนสามารถบรรลุประสิทธิภาพเชิงความร้อนได้ถึง 12% อย่างง่ายดาย

ตั้งแต่ช่วงทศวรรษ 1910 ถึง 1950 เครื่องยนต์แบบหัวฉีดร้อนมีต้นทุนการผลิตที่ประหยัดกว่า เนื่องจากใช้ระบบฉีดเชื้อเพลิงดิบแรงดันต่ำ และมีอัตราส่วนการอัดต่ำกว่าเครื่องยนต์จุดระเบิดแบบอัดของดีเซล

เครื่องยนต์แบบใช้ความร้อนจากหม้อไอน้ำนั้นสร้างและใช้งานได้ง่ายกว่าเครื่องยนต์ไอน้ำมาก หม้อไอน้ำต้องใช้คนอย่างน้อยหนึ่งคนคอยเติมน้ำและเชื้อเพลิงตามความจำเป็น และคอยตรวจสอบความดันเพื่อป้องกันความดันเกินและการระเบิด หากติดตั้งระบบหล่อลื่นอัตโนมัติและตัวควบคุมความเร็วรอบเครื่องยนต์ เครื่องยนต์แบบใช้ความร้อนจากหม้อไอน้ำสามารถทำงานได้โดยไม่ต้องดูแลเป็นเวลาหลายชั่วโมง

อีกหนึ่งจุดเด่นคือความปลอดภัย เครื่องยนต์ไอน้ำที่มีเปลวไฟและหม้อไอน้ำร้อน ท่อไอน้ำ และกระบอกสูบทำงาน ไม่สามารถใช้งานในสภาพแวดล้อมที่ติดไฟได้ง่าย เช่น โรงงานผลิตอาวุธหรือโรงกลั่นเชื้อเพลิง เครื่องยนต์แบบใช้หลอดไฟร้อนยังปล่อยไอเสียที่สะอาดกว่าด้วย อันตรายอย่างใหญ่หลวงของเครื่องยนต์ไอน้ำคือ หากความดันในหม้อไอน้ำสูงเกินไปและวาล์วนิรภัยทำงานล้มเหลว อาจเกิดการระเบิดที่อันตรายอย่างยิ่งได้ แม้ว่าเหตุการณ์นี้จะเกิดขึ้นค่อนข้างน้อยในสมัยที่คิดค้นเครื่องยนต์แบบใช้หลอดไฟร้อนขึ้นมา ปัญหาที่พบบ่อยกว่าคือ หากระดับน้ำในหม้อไอน้ำของเครื่องยนต์ไอน้ำลดลงต่ำเกินไป ปลั๊กตะกั่วที่อยู่ด้านบนของเตาเผาจะละลาย ทำให้ไฟดับ หากเครื่องยนต์แบบใช้หลอดไฟร้อนหมดเชื้อเพลิง มันจะหยุดทำงานและสามารถสตาร์ทใหม่ได้ทันทีด้วยการเติมเชื้อเพลิง การระบายความร้อนด้วยน้ำมักเป็นวงจรปิด ดังนั้นจึงไม่มีการสูญเสียน้ำเว้นแต่จะมีรอยรั่ว หากน้ำหล่อเย็นเหลือน้อย เครื่องยนต์จะหยุดทำงานเนื่องจากความร้อนสูงเกินไป ซึ่งเป็นปัญหาใหญ่ แต่ไม่มีอันตรายจากการระเบิด เครื่องยนต์บางรุ่น รวมถึงเครื่องยนต์ที่ใช้ใน รถแทรกเตอร์ Lanz Bulldogมีปลั๊กหลอมละลายติดตั้งอยู่ในหลอดไฟร้อน หากเครื่องยนต์ร้อนจัดเกินไป หัวเทียนจะละลาย ทำให้ไม่มีการอัดอากาศและการเผาไหม้ และหยุดเครื่องยนต์ก่อนที่จะเกิดความเสียหายร้ายแรง ซึ่งเป็นคุณสมบัติที่พึงประสงค์อย่างยิ่งสำหรับเครื่องยนต์ที่ต้องทำงานโดยไม่มีผู้ดูแล

เมื่อเปรียบเทียบกับเครื่องยนต์ไอน้ำ เครื่องยนต์เบนซิน (วัฏจักรโอโต) และเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยการอัด (วัฏจักรดีเซล) เครื่องยนต์แบบหัวเผาความร้อนนั้นเรียบง่ายกว่า และด้วยเหตุนี้จึงมีปัญหาที่อาจเกิดขึ้นน้อยกว่า ไม่มีระบบไฟฟ้าเหมือนในเครื่องยนต์เบนซิน และไม่มีหม้อไอน้ำและระบบไอน้ำภายนอกเหมือนในเครื่องยนต์ไอน้ำ

เครื่องยนต์แบบหัวร้อนสามารถทำงานได้ด้วยเชื้อเพลิงหลากหลายชนิด ซึ่งเป็นผลมาจากวิธีการเผาไหม้ที่เกิดขึ้น ต่างจากเครื่องยนต์ที่ทำงานตามหลักการของออตโตหรือดีเซล เครื่องยนต์แบบหัวร้อนอาศัยการระเหยของเชื้อเพลิงและการจุดระเบิดด้วยหัวร้อนแทนการจุดระเบิดด้วยการอัด ซึ่งหมายความว่าแม้แต่เชื้อเพลิงที่ติดไฟยากก็สามารถใช้ในเครื่องยนต์แบบหัวร้อนได้^{[ 10 ]}

เนื่องจากต้องใช้เวลาอุ่นเครื่องนาน เครื่องยนต์แบบใช้หัวเผาความร้อนจึงมักสตาร์ทติดง่าย แม้ในสภาพอากาศหนาวจัด ทำให้เป็นที่นิยมในภูมิภาคที่หนาวเย็น เช่นแคนาดาและสแกนดิเนเวียซึ่งเครื่องยนต์ไอน้ำไม่สามารถใช้งานได้ และเครื่องยนต์เบนซินและดีเซลรุ่นแรกๆ ก็ไม่น่าเชื่อถือในการใช้งาน อย่างไรก็ตาม ข้อดีคือไม่เหมาะสำหรับการใช้งานในระยะเวลาสั้นๆ โดยเฉพาะในรถยนต์

ความน่าเชื่อถือของเครื่องยนต์แบบหัวเผาความร้อน ความสามารถในการใช้เชื้อเพลิงได้หลายชนิด และข้อเท็จจริงที่ว่าสามารถทำงานได้ต่อเนื่องหลายชั่วโมงหรือหลายวัน ทำให้เครื่องยนต์ประเภทนี้ได้รับความนิยมอย่างมากในภาคเกษตรกรรม ป่าไม้ และการเดินเรือ โดยใช้สำหรับการสูบน้ำ และเป็นแหล่งพลังงานสำหรับเครื่องจักรบด เลื่อย และนวดข้าว นอกจากนี้ เครื่องยนต์แบบหัวเผาความร้อนยังถูกนำไปใช้กับรถบดถนนและรถ แทรกเตอร์ อีกด้วย

บริษัท JV Svenssons Motorfabrikในเมืองออกัสเทนดาลสตอกโฮล์มประเทศสวีเดนใช้เครื่องยนต์แบบหัวร้อนในรถไถ รุ่น Typ 1 ที่ผลิตระหว่างปี 1912 ถึง 1925 บริษัท Munktells Mekaniska Verkstads ABในเมืองเอสคิลสตูนาประเทศสวีเดนผลิตรถแทรกเตอร์ทางการเกษตรด้วยเครื่องยนต์แบบหัวร้อนตั้งแต่ปี 1913 เป็นต้นไป บริษัท Heinrich Lanz AGในเมืองมันน์ไฮม์ประเทศเยอรมนีเริ่มใช้เครื่องยนต์แบบหัวร้อนในปี 1921 ใน รถแทรกเตอร์ Lanz HLผู้ผลิตรถแทรกเตอร์ที่มีชื่อเสียงอื่นๆ ที่ใช้เครื่องยนต์แบบหัวร้อน ได้แก่Bubba , Gambino , LandiniและOrsiในอิตาลี , HSCSในฮังการี , SFVในฝรั่งเศสและUrsusในโปแลนด์ (ซึ่งผลิตUrsus C-45ซึ่งเป็นแบบจำลองโดยตรงของLanz Bulldog D 9506 ปี 1934 หลังสงครามโลกครั้งที่สอง)

ในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 มีผู้ผลิตเครื่องยนต์แบบใช้หัวเผาความร้อนสำหรับใช้ในเรือเดินทะเล หลายร้อยราย ในยุโรป เฉพาะในสวีเดนก็มีผู้ผลิตกว่า 70 ราย โดย Bolinderเป็นที่รู้จักมากที่สุด ในช่วงทศวรรษ 1920 พวกเขามีส่วนแบ่งการตลาดโลกประมาณ 80% เครื่องยนต์Sabb ของนอร์เวย์ เป็นเครื่องยนต์แบบใช้หัวเผาความร้อนที่ได้รับความนิยมมากสำหรับเรือประมงขนาดเล็ก และหลายเครื่องยังคงใช้งานได้อยู่ โรงงาน Wichmann ใน Rubbestadneset ผลิตเครื่องยนต์แบบใช้หัวเผาความร้อน 2 จังหวะ 4 สูบ ซึ่งได้รับความนิยมในบริการเรือข้ามฟากหลายแห่งในฟยอร์ดตะวันตกของนอร์เวย์ เครื่องยนต์เหล่านี้เชื่อมต่อกับระบบใบพัดแบบปรับมุมได้ และเพียงแค่เติมเชื้อเพลิงโดยการรักษารอบการหมุนให้คงที่เพื่อเพิ่มกำลัง เครื่องยนต์เหล่านี้ได้รับความร้อนจากหัวเผาที่เชื่อมต่อกับถังอากาศอัด เพื่อหลีกเลี่ยงการทำงานของหัวเผาโดยตรง อากาศอัดประมาณ 12-14 กก./ซม. จะได้มาจากการระบายก๊าซจากการเผาไหม้บางส่วนออกใกล้กับตำแหน่งบนสุดของลูกสูบ เครื่องยนต์เหล่านี้สตาร์ทโดยการอัดอากาศเข้าไปในสองในสี่สูบ ในอเมริกา บริษัท Standard, Weber, Reid, Stickney, Oil City และFairbanks Morseเป็นผู้ผลิตเครื่องยนต์แบบใช้หลอดไฟร้อน

ข้อจำกัดอย่างหนึ่งของการออกแบบเครื่องยนต์แบบนี้คือ มันสามารถทำงานได้ในช่วงความเร็วรอบที่ค่อนข้างแคบ (และต่ำ) เท่านั้น โดยทั่วไปอยู่ที่ 50 ถึง 300 รอบต่อนาทีทำให้เครื่องยนต์แบบหัวเผาความร้อนนี้ยากที่จะนำไปปรับใช้กับยานยนต์ ยกเว้นยานพาหนะเช่นรถแทรกเตอร์ ซึ่งความเร็วไม่ใช่ปัจจัยสำคัญ อย่างไรก็ตาม ข้อจำกัดนี้แทบไม่มีผลกระทบใดๆ ต่อการใช้งานแบบอยู่กับที่ ซึ่งเครื่องยนต์แบบหัวเผาความร้อนได้รับความนิยมอย่างมาก  

เนื่องจากต้องใช้เวลานานในการอุ่นเครื่อง เครื่องยนต์แบบใช้หัววัดความร้อนจึงได้รับความนิยมเฉพาะในกลุ่มผู้ใช้งานที่ต้องการใช้งานเครื่องยนต์เป็นเวลานาน โดยที่กระบวนการอุ่นเครื่องคิดเป็นเพียงเปอร์เซ็นต์เล็กน้อยของระยะเวลาการใช้งานทั้งหมด ซึ่งรวมถึงการใช้งานในเรือ โดยเฉพาะเรือประมง และงานสูบน้ำหรือระบายน้ำ

เครื่องยนต์แบบหัวร้อนถูกประดิษฐ์ขึ้นในเวลาเดียวกับ การพัฒนา เครื่องกำเนิดไฟฟ้าและ ระบบ ไฟฟ้าแสงสว่างและการผลิตกระแสไฟฟ้าก็เป็นหนึ่งในประโยชน์หลักของเครื่องยนต์แบบหัวร้อน เครื่องยนต์ชนิดนี้สามารถหมุนด้วยความเร็วสูงกว่าเครื่องยนต์ไอน้ำแบบลูกสูบมาตรฐาน แม้ว่าเครื่องยนต์ไอน้ำความเร็วสูงจะถูกพัฒนาขึ้นในช่วงทศวรรษ 1890 แล้วก็ตาม และด้วยความต้องการเชื้อเพลิงและการบำรุงรักษาต่ำ รวมถึงความสามารถในการใช้งานและบำรุงรักษาโดยคนเพียงคนเดียว ทำให้เครื่องยนต์ชนิดนี้เหมาะสำหรับการผลิตพลังงานขนาดเล็ก ชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์แบบหัวร้อนถูกติดตั้งในบ้านหลังใหญ่จำนวนมากในยุโรปโดยเฉพาะในพื้นที่ชนบท รวมถึงโรงงาน โรงละครประภาคารสถานีวิทยุ และสถานที่อื่นๆ อีกมากมายที่ไม่มีระบบไฟฟ้าส่วนกลาง โดยปกติแล้วเครื่องกำเนิดไฟฟ้าหรือเครื่องกำเนิดกระแสสลับ จะถูกขับเคลื่อนจากล้อช่วยแรงของเครื่องยนต์ด้วยสายพานแบน เพื่อให้เกิด อัตราทดเกียร์ที่จำเป็น ทำให้เครื่องกำเนิดไฟฟ้าหมุนด้วยความเร็วที่เร็วกว่าเครื่องยนต์ บริษัทต่างๆ เช่นArmstrong WhitworthและBoulton Paulผลิตและจำหน่ายชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้าแบบครบวงจร ทั้งเครื่องยนต์และเครื่องกำเนิดไฟฟ้า ตั้งแต่ปี 1900 จนถึงปลายปี 1920 เมื่อการก่อตั้ง ระบบโครง ข่ายไฟฟ้าแห่งชาติทั่วโลกและการแทนที่เครื่องยนต์แบบใช้หลอดไฟร้อนด้วยเครื่องยนต์ดีเซลทำให้ความต้องการลดลง

เครื่องยนต์เหล่านี้ยังถูกนำไปใช้ในพื้นที่ที่การใช้เครื่องยนต์ไอน้ำก่อให้เกิดความเสี่ยงต่อการเกิดอัคคีภัยอย่างร้ายแรง บริษัท Akroyd-Stuart ได้พัฒนารถจักรไอน้ำคันแรกของโลกที่ขับเคลื่อนด้วยเครื่องยนต์น้ำมันแบบหัวเผาความร้อน ชื่อLachesisสำหรับคลังแสงหลวงแห่งวูลวิชซึ่งก่อนหน้านี้ไม่สามารถใช้รถจักรไอน้ำได้เนื่องจากความเสี่ยง เครื่องยนต์แบบหัวเผาความร้อนได้รับความนิยมอย่างมากในเครื่องยนต์อุตสาหกรรมในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 แต่ขาดกำลังที่จะใช้กับเครื่องจักรขนาดใหญ่กว่านั้น

ตั้งแต่ประมาณปี 1910 เครื่องยนต์ดีเซลได้รับการพัฒนาอย่างมาก ทำให้มีกำลังมากขึ้นและมีประสิทธิภาพสูงกว่าเครื่องยนต์แบบใช้หัวเผา เครื่องยนต์ดีเซลสามารถมีประสิทธิภาพมากกว่า 50% หากออกแบบโดยคำนึงถึงความประหยัดสูงสุด และให้กำลังมากกว่าสำหรับขนาดเครื่องยนต์ที่เท่ากัน เนื่องจากวิธีการเผาไหม้ที่มีประสิทธิภาพมากกว่า เครื่องยนต์ดีเซลไม่มีหัวเผา ใช้เพียงการจุดระเบิดด้วยการอัด และใช้งานง่ายกว่า เนื่องจากไม่จำเป็นต้องอุ่นเครื่องก่อน

เครื่องยนต์แบบหัวเผาความร้อนมีข้อจำกัดในด้านความเร็วและอัตราส่วนกำลังต่อขนาดโดยรวม หากจะสร้างเครื่องยนต์แบบหัวเผาความร้อนให้สามารถขับเคลื่อนเรือหรือหัวรถจักรได้ มันจะต้องมีขนาดใหญ่และหนักมากจนไม่สามารถทำได้ เครื่องยนต์แบบหัวเผาความร้อนที่ใช้ใน รถแทรกเตอร์ Landiniมีความจุมากถึง 20 ลิตร แต่ให้กำลังค่อนข้างต่ำ ข้อจำกัดหลักของกำลังและความเร็วของเครื่องยนต์แบบหัวเผาความร้อนอยู่ที่วิธีการเผาไหม้ ในเครื่องยนต์ดีเซล การเผาไหม้ถูกควบคุมโดยการฉีดเชื้อเพลิงเข้าไปในอากาศอัด เนื่องจากการเผาไหม้จะไม่เกิดขึ้นจนกว่าจะมีการฉีดเชื้อเพลิง ดังนั้นจึงสามารถควบคุมจังหวะและระยะเวลาของการเผาไหม้ได้อย่างแม่นยำ ในเครื่องยนต์แบบหัวเผาความร้อน เชื้อเพลิงจะถูกฉีดเข้าไปในกระบอกสูบก่อนที่การอัดจะเริ่มต้น และการเผาไหม้จะเริ่มขึ้นเมื่ออากาศอัดมาพบกับเชื้อเพลิงที่ระเหยเป็นไอในหัวเผาความร้อนระหว่างจังหวะการอัด ซึ่งหมายความว่าการเผาไหม้นั้นควบคุมได้ยาก ส่วนต่างๆ ของเชื้อเพลิงในหัวเผาความร้อนจะจุดติดไฟในเวลาที่ต่างกัน บ่อยครั้งก่อนที่ลูกสูบจะเคลื่อนที่ครบจังหวะการอัด ปรากฏการณ์นี้เหมือนกับการจุดระเบิดก่อนกำหนดในเครื่องยนต์จุดระเบิดแบบธรรมดา และนำไปสู่แรงที่ไม่สม่ำเสมอและความเครียดทางความร้อนและทางกายภาพสูงต่อชิ้นส่วนภายในของเครื่องยนต์ โดยเฉพาะลูกสูบ ในเครื่องยนต์แบบหลอดร้อน ปัญหานี้สามารถแก้ไขได้โดยการรักษาความเร็วรอบเครื่องยนต์โดยรวมให้ต่ำ ปริมาณเชื้อเพลิงที่ฉีดในแต่ละรอบการทำงานให้น้อย และส่วนประกอบของเครื่องยนต์ที่สร้างขึ้นอย่างแข็งแรงมาก ส่งผลให้เครื่องยนต์มีความทนทานสูง แต่ก็มีขนาดใหญ่และหนัก ในขณะที่ให้กำลังขับค่อนข้างต่ำ แนวคิดต่างๆ เช่น การฉีดน้ำ (เพื่อลดการจุดระเบิดก่อนกำหนด) และ เครื่องยนต์ แบบหลอดร้อน (ซึ่งช่วยให้สามารถปรับปริมาตรของตัวสร้างไอระเหยตามความเร็วรอบเครื่องยนต์ จึงเปลี่ยนอัตราส่วนการอัดโดยรวม) เพิ่มความ ซับซ้อน และต้นทุน และยังไม่สามารถให้กำลังต่อน้ำหนักในระดับเดียวกับเครื่องยนต์ดีเซล ที่กำลังพัฒนาอย่างรวดเร็วได้

การสร้างการเผาไหม้ที่สม่ำเสมอทั่วทั้งหัวเผาหลายหัวในเครื่องยนต์หลายสูบนั้นทำได้ยาก อัตราส่วนการอัดที่ต่ำของเครื่องยนต์หัวเผาเมื่อเทียบกับเครื่องยนต์ดีเซลนั้นจำกัดประสิทธิภาพ กำลังขับ และความเร็ว เครื่องยนต์หัวเผาส่วนใหญ่สามารถทำงานที่ความเร็วสูงสุดประมาณ 100 รอบต่อนาที ในขณะที่ในช่วงทศวรรษ 1930 มีการสร้างเครื่องยนต์ดีเซลความเร็วสูงที่สามารถทำงานที่ 2,000 รอบต่อนาทีได้แล้ว นอกจากนี้ เนื่องจากลักษณะการออกแบบของหัวเผาและข้อจำกัดของเทคโนโลยีในขณะนั้นเกี่ยวกับระบบหัวฉีด เครื่องยนต์หัวเผาส่วนใหญ่จึงเป็นเครื่องยนต์ความเร็วเดียว ทำงานที่ความเร็วคงที่ หรือในช่วงความเร็วที่แคบมาก เครื่องยนต์ดีเซลสามารถออกแบบให้ทำงานได้ในช่วงความเร็วที่กว้างกว่ามาก ทำให้มีความอเนกประสงค์มากกว่า นี่จึงทำให้เครื่องยนต์ดีเซลขนาดกลางเหล่านี้เป็นที่นิยมอย่างมากสำหรับการใช้งานในชุดเครื่องกำเนิดไฟฟ้า แทนที่เครื่องยนต์หัวเผาในฐานะเครื่องยนต์ที่เลือกใช้ในการผลิตไฟฟ้าขนาดเล็ก

การพัฒนาเครื่องยนต์ดีเซลขนาดเล็กความเร็วสูงในช่วงทศวรรษ 1930 และ 1940 ทำให้เครื่องยนต์แบบหัวเทียนร้อนไม่เป็นที่นิยมอย่างมาก ผู้ผลิตเครื่องยนต์แบบหัวเทียนร้อนรายใหญ่รายสุดท้ายหยุดการผลิตในช่วงทศวรรษ 1950 และปัจจุบันแทบจะไม่มีการใช้งานเชิงพาณิชย์แล้ว ยกเว้นในพื้นที่ห่างไกลมากในประเทศกำลังพัฒนา ข้อยกเว้นคือการใช้งานทางทะเล เครื่องยนต์แบบหัวเทียนร้อนถูกติดตั้งอย่างแพร่หลายในเรือบรรทุก สินค้าในแม่น้ำ และเรือแคบ ในยุโรป เรือแคบขับเคลื่อนด้วยตนเองสองลำแรกของสหราชอาณาจักร ได้แก่Bournville I  และ Bournville II ของ Cadbury ในปี 1911 ^{[ 11 ]}ใช้เครื่องยนต์แบบหัวเทียนร้อน Bolinder แบบสูบเดียวขนาด 15 แรงม้า^{[ 11 ]}และเครื่องยนต์ประเภทนี้ก็เป็นที่นิยมใช้กันทั่วไปในช่วงระหว่างทศวรรษ 1920 ถึง 1950 เนื่องจากเครื่องยนต์แบบหัวเทียนร้อนโดยทั่วไปมีอายุการใช้งานยาวนานและเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งานดังกล่าว จึงไม่ใช่เรื่องแปลกที่จะพบเรือที่ยังคงติดตั้งเครื่องยนต์แบบหัวเทียนร้อนดั้งเดิมอยู่ในปัจจุบัน

แม้ว่าจะมีคนเข้าใจผิดกันทั่วไปว่าเครื่องยนต์แบบจำลองที่ใช้หัวเทียนเรืองแสงเป็นรูปแบบหนึ่งของเครื่องยนต์แบบใช้หลอดไฟร้อน แต่ความจริงแล้วไม่ใช่เช่นนั้น เครื่องยนต์แบบจำลองที่ใช้หัวเทียนเรืองแสงเป็นเครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยตัวเร่งปฏิกิริยา โดยอาศัยปฏิกิริยาระหว่างแพลทินัมในขดลวดหัวเทียนเรืองแสงกับไอเมทิลแอลกอฮอล์ ซึ่งที่อุณหภูมิและความดันที่เหมาะสม แพลทินัมจะเรืองแสงเมื่อสัมผัสกับไอ

เครื่องยนต์หัวร้อนมักสับสนกับเครื่องยนต์ดีเซล ซึ่งสาเหตุหลักมาจากข้อเท็จจริงที่ว่าเครื่องยนต์หัวร้อนมักใช้เชื้อเพลิงดีเซล และเนื่องจากหัวร้อนไม่ได้รับการยอมรับในทันทีว่าเป็นอุปกรณ์จุดระเบิด^{[ 12 ]}

เครื่องยนต์แบบหัวร้อนส่วนใหญ่จะนำความร้อนที่กักเก็บไว้ในเครื่องระเหยกลับมาใช้ใหม่เพื่อจุดเชื้อเพลิง ทำให้ได้ประสิทธิภาพประมาณ 12% ^{[ 12 ]}เครื่องยนต์ดีเซลใช้การอัดเพียงอย่างเดียวในการจุดเชื้อเพลิง โดยทำงานที่ความดันสูงกว่าเครื่องยนต์แบบหัวร้อนหลายเท่า ทำให้ได้ประสิทธิภาพมากกว่า 50% สำหรับเครื่องยนต์ดีเซลขนาดใหญ่ เครื่องยนต์ดีเซลสามารถสตาร์ทได้ แม้ว่าจะไม่มีการอุ่นเครื่องก่อน หากมีการอัดอากาศเพียงพอ เครื่องยนต์แบบหัวร้อนไม่สามารถทำเช่นนั้นได้ เพราะอาศัยการจุดระเบิดด้วยหัวร้อนแทนการจุดระเบิดด้วยการอัด

นอกจากนี้ยังมีความแตกต่างที่สำคัญในเรื่องจังหวะเวลาของกระบวนการฉีดเชื้อเพลิงด้วย: ในเครื่องยนต์แบบหัวร้อน เชื้อเพลิงจะถูกฉีดเข้าไปในเครื่องระเหยระหว่างจังหวะดูด^{[ 2 ] [ 13 ]}ในเครื่องยนต์ดีเซล เชื้อเพลิงจะถูกฉีดเข้าไปในห้องเผาไหม้เมื่อสิ้นสุดจังหวะอัดก่อนที่จะถึงจุดศูนย์ตายบนเล็กน้อย ยิ่งไปกว่านั้น เครื่องยนต์แบบหัวร้อนไม่จำเป็นต้องใช้การฉีดเชื้อเพลิงที่แม่นยำเป็นพิเศษหรือแรงดันสูงเป็นพิเศษ ดังนั้นเครื่องยนต์แบบหัวร้อนจึงใช้ปั๊มแรงดันปานกลางในการส่งเชื้อเพลิงไปยังกระบอกสูบผ่านหัวฉีดแบบง่ายๆ เครื่องยนต์ดีเซลต้องการระบบฉีดเชื้อเพลิงที่ซับซ้อนกว่า

ในช่วงเวลานี้เครื่องยนต์ดีเซลและเครื่องยนต์หัวร้อนเป็นแบบสี่จังหวะ^{[ 13 ]}ในปี พ.ศ. 2445 F. Rundlof ได้ประดิษฐ์เครื่องยนต์แบบกวาดห้องข้อเหวี่ยงสองจังหวะ ซึ่งต่อมากลายเป็นเครื่องยนต์แบบหัวร้อนที่แพร่หลาย

เครื่องยนต์ดีเซลฉีดตรงขนาดเล็กยังไม่สามารถใช้งานได้จริง^{[ 12 ]} และ ได้มีการคิดค้นเครื่องยนต์ ฉีดทางอ้อมแบบ ห้องเผาไหม้ล่วงหน้าขึ้นมา พร้อมกับข้อกำหนดให้ต้องใช้หัวเทียนเรืองแสง ในการสตาร์ท ^{[ 14 ] [ 15 ]}ด้วยเทคโนโลยีที่พัฒนาโดยRobert Bosch GmbHทำให้สามารถสร้างระบบปั๊มและหัวฉีดให้ทำงานที่แรงดันสูงขึ้นได้ เมื่อรวมกับหัวฉีดที่มีความแม่นยำสูง ทำให้สามารถผลิตเครื่องยนต์ดีเซลความเร็วสูงได้ตั้งแต่ปี พ.ศ. 2460

หลอดไฟร้อนเริ่มแตกและหัก และค่อยๆ ถูกแทนที่ด้วยหัวกระบอกสูบระบายความร้อนด้วยน้ำที่มีจุดร้อนแบนราบ^{[ 16 ]}เมื่อเวลาผ่านไป อัตราส่วนการอัดเพิ่มขึ้นจาก 3:1 เป็น 14:1 การฉีดเชื้อเพลิงเริ่มต้นที่ 135 องศาก่อนจุดศูนย์ตายบนด้วยอัตราส่วนการอัดต่ำ ไปจนถึง 20 องศาก่อนจุดศูนย์ตายบน โดยเครื่องยนต์ที่มีอัตราส่วนการอัดสูงขึ้นในภายหลังจะเพิ่มปัจจัยอากาศร้อน^{[ 12 ] [ 17 ]}สำหรับการจุดระเบิดและเพิ่มประสิทธิภาพการใช้เชื้อเพลิง [ ^{12 ] ใน}ที่สุดหัวเทียนเรืองแสงก็เข้ามาแทนที่วิธีการอุ่นล่วงหน้าด้วยไฟฉาย และความเร็วรอบเครื่องยนต์ก็เพิ่มขึ้น ส่งผลให้ปัจจุบันจัดเป็นเครื่องยนต์ดีเซลแบบฉีดทางอ้อม^{[ 12 ]}

เครื่องยนต์แบบหัวร้อนหรือแบบห้องเผาไหม้ล่วงหน้ามักจะผลิตได้ง่ายกว่า^{[ 12 ]}มีความน่าเชื่อถือมากกว่า และสามารถจัดการเชื้อเพลิงในปริมาณที่น้อยกว่าในเครื่องยนต์ขนาดเล็กกว่าเครื่องยนต์ดีเซล "บริสุทธิ์" แบบฉีดตรงได้^{[ 12 ]}

เครื่องยนต์แบบหัวร้อนถูกผลิตโดยผู้ผลิตจำนวนมาก โดยส่วนใหญ่มักผลิตเป็นชุดเล็กๆ เครื่องยนต์เหล่านี้ทำงานที่ความเร็วรอบต่ำ (300–400  รอบต่อนาที) และส่วนใหญ่ใช้ชิ้นส่วนเหล็กหล่อ รวมถึงลูกสูบ ปั๊มเชื้อเพลิงมักทำจากตัวเรือนทองเหลืองและลูกสูบเหล็ก ทำงานด้วยระยะชักที่แปรผันได้ ส่งผลให้ได้เครื่องยนต์ที่เรียบง่าย แข็งแรง และหนัก

ดังนั้น จึงสามารถกลึงได้ในโรงงานกลึงทั่วไปโดยไม่ต้องใช้เครื่องมือพิเศษ^{[ 18 ] [ 19 ]}แม้แต่โรงตีเหล็ก ขนาดเล็ก อู่ต่อเรือ ร้าน ขายเหล็กและโรงงานกลึงที่มีเครื่องมือและทักษะแบบดั้งเดิมก็สามารถผลิตเครื่องยนต์แบบหัวร้อนได้ สามารถประกอบจากชิ้นส่วนหล่อที่ยังไม่เสร็จที่ซื้อมา ทำจากแบบพิมพ์เขียว ที่ให้มา สำเนาที่ได้ รับอนุญาต (หรือบ่อยครั้งที่ไม่ได้รับอนุญาต) ของเครื่องยนต์ที่ผลิตจากโรงงาน หรือแบบที่ดัดแปลงจากแบบอ้างอิงของโรงงานหรือบุคคลใดบุคคลหนึ่ง ซึ่งมักจะผสมผสานคุณสมบัติของผู้ผลิตหลายราย หรือแบบที่ดัดแปลงจากแบบพื้นฐานของเครื่องยนต์แบบหัวร้อนโดยสิ้นเชิง

ในขณะที่เครื่องยนต์จุดระเบิดด้วยประกายไฟและเครื่องยนต์ดีเซลเกือบจะต้องซื้อจากผู้ผลิตเฉพาะทางเสมอ แต่เครื่องยนต์แบบใช้หลอดไฟร้อนนั้นเรียบง่ายและคุ้มค่าพอที่จะผลิตได้เอง ทำให้โรงต่อเรือ ผู้ผลิตเครื่องมือทางการเกษตรโรงงานและธุรกิจที่คล้ายคลึงกันสามารถออกแบบ สร้าง และติดตั้งเครื่องยนต์ของตนเองลงในผลิตภัณฑ์ของตนได้ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในพื้นที่ของโลกที่การขนส่งเครื่องยนต์จากผู้ผลิตเฉพาะทางข้ามระยะทางไกลและ/หรือภูมิประเทศที่ยากลำบากนั้นไม่สะดวกและมีค่าใช้จ่ายสูง และต้องการเพียงเครื่องยนต์ที่ค่อนข้างเรียบง่ายและกำลังต่ำเท่านั้น

สิ่งนี้ทำให้เกิดผู้ผลิตเครื่องยนต์แบบเร่งปฏิกิริยาจำนวนมาก ซึ่งมีเพียงไม่กี่รายที่สร้างเครื่องยนต์ตามมาตรฐานการออกแบบหรือการผลิตจำนวนมากที่เป็นที่รู้จัก และมีจำนวนโดยรวมไม่มากนัก ร้านซ่อมเครื่องยนต์ในท้องถิ่นอื่นๆ ก็ผลิตเครื่องยนต์แบบเร่งปฏิกิริยาโดยได้รับลิขสิทธิ์ ลอกเลียนแบบ หรือได้รับแรงบันดาลใจจากผู้ผลิตรายใหญ่หลายราย ขึ้นอยู่กับความต้องการของลูกค้าแต่ละราย

โรงงานผลิตเครื่องยนต์พีทาโกรัสในเมืองนอร์เทลเย ประเทศสวีเดน ปัจจุบันได้ถูกจัดตั้งเป็นพิพิธภัณฑ์ ( พิพิธภัณฑ์โรงงานกลพีทาโกรัส ) โดยมีสายการผลิตที่ใช้งานได้จริงและเอกสารสำคัญของโรงงานมากมาย

• เครื่องยนต์น้ำมันดิบ
• เครื่องยนต์เฮสเซลแมน
• ระบบฉีดเชื้อเพลิง
• ระบบฉีดน้ำมันเบนซินโดยตรง
• โพรสเปอร์ ลอเรนจ์

• สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาเลขที่ 845140เครื่องยนต์สันดาปภายใน ลงวันที่ 26 กุมภาพันธ์ พ.ศ. 2450
• สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาหมายเลข 502837เครื่องยนต์ที่ทำงานโดยการระเบิดของส่วนผสมของก๊าซหรือไอไฮโดรคาร์บอนและอากาศ ลงวันที่ 8 สิงหาคม 1893
• สิทธิบัตรสหรัฐอเมริกาเลขที่ 439702เครื่องยนต์หรือมอเตอร์ที่ใช้เชื้อเพลิงปิโตรเลียม ลงวันที่ 4 พฤศจิกายน พ.ศ. 2433

วิกิมีเดียคอมมอนส์มีสื่อที่เกี่ยวข้องกับเครื่องยนต์แบบหัวร้อน (Hot-bulb engines )

• ชมรมเครื่องยนต์คงที่แห่งสวีเดน
• วิดีโอเกี่ยวกับประวัติของเครื่องยนต์ดีเซล ซึ่งรวมถึงการสาธิตและภาพประกอบวงจรการทำงานของเครื่องยนต์หัวเผาความร้อนด้วย
• บทความจากนิตยสาร Gas Engine Magazine เกี่ยวกับเครื่องยนต์แบบหัวร้อนของ Mietz & Weiss
• เครื่องยนต์ดีเซลกึ่งอัตโนมัติที่ผลิตในนอร์เวย์; เครื่องยนต์ดีเซลกึ่งอัตโนมัติ Sabb รุ่นสุดท้ายยุติการผลิตในปี 1969
• พิพิธภัณฑ์เครื่องยนต์หัวร้อนแบบอยู่กับที่และเครื่องยนต์น้ำมันดิบ