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En [[1883]], Diesel, marié à Martha Flasche, continue d'œuvrer en faveur de von Linde, remportant de nombreux brevets en Allemagne et en France.
Au début de 1890, Diesel déménage avec son épouse et leurs trois enfants, Rudolf junior, Heddy et Eugen, à Berlin pour assumer la gestion de von Linde sur les sociétés de recherche et développement, et adhère à plusieurs autres conseils d'administration. Pas autorisé à utiliser les brevets développés avec Linde, Diesel cherche à développer de nouvelles idées dans un domaine extérieur à celui de la réfrigération. Il se tourne tout d'abord vers la [[Gaz|vapeur]] : ses recherches sur l'efficacité énergétique l'amènent à construire une machine à vapeur au moyen de vapeurs d'[[ammoniac]]. Lors d'essais, cette machine explose, provoquant des blessures et de nombreux mois d'hôpital, des problèmes de santé et de vision.
Il commence également à concevoir un moteur basé sur le [[cycle de Carnot]], et en 1893, peu après que [[Gottlieb Daimler]] et [[Karl Benz]] aient inventé l'automobile en [[1887]], Diesel publie un traité intitulé ''Theorie und eines rationellen construction en Wärmemotors zum Ersatz der Dampfmaschine und der heute bekannten Verbrennungsmotoren'' (De la théorie et de la construction rationnelle d'un moteur thermique pour remplacer la [[machine à vapeur]] et moteurs à combustion connus aujourd'hui) qui est la base de son travail sur l'invention du [[moteur Diesel]].
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