Tri osnovne skupine veličina
Postoje tri osnovne grupe veličina dizelskih motora na temelju snage—mali, srednji i veliki.Mali motori imaju izlaznu snagu manju od 16 kilovata.Ovo je najčešće proizvedeni tip dizel motora.Ovi se motori koriste u automobilima, lakim kamionima i nekim poljoprivrednim i građevinskim aplikacijama i kao mali stacionarni generatori električne energije (poput onih na plovilima za razonodu) i kao mehanički pogoni.Obično su to motori s izravnim ubrizgavanjem, redni motori s četiri ili šest cilindara.Mnogi imaju turbopunjače s naknadnim hladnjacima.

Srednji motori imaju snagu od 188 do 750 kilovata, odnosno od 252 do 1006 konjskih snaga.Većina ovih motora koristi se u teškim kamionima.Obično su to motori s izravnim ubrizgavanjem, redni šestocilindrični motori s turbopunjačem i naknadnim hlađenjem.Neki motori V-8 i V-12 također pripadaju ovoj skupini veličina.

Veliki dizelski motori imaju snagu veću od 750 kilovata.Ovi jedinstveni motori koriste se za brodske, lokomotivske i mehaničke pogone te za proizvodnju električne energije.U većini slučajeva to su sustavi s izravnim ubrizgavanjem, turbopunjačem i naknadnim hlađenjem.Mogu raditi na čak 500 okretaja u minuti kada su pouzdanost i trajnost kritični.

Dvotaktni i četverotaktni motori
Kao što je ranije navedeno, dizelski motori su dizajnirani za rad u dvotaktnom ili četverotaktnom ciklusu.U tipičnom četverotaktnom motoru, usisni i ispušni ventili te mlaznica za ubrizgavanje goriva nalaze se u glavi cilindra (vidi sliku).Često se koriste dvostruki ventili - dva usisna i dva ispušna ventila.
Korištenje dvotaktnog ciklusa može eliminirati potrebu za jednim ili oba ventila u dizajnu motora.Zrak za pročišćavanje i usisavanje obično se osigurava kroz otvore u košuljici cilindra.Ispuh može biti ili kroz ventile smještene u glavi cilindra ili kroz otvore u košuljici cilindra.Konstrukcija motora je pojednostavljena kada se koristi dizajn otvora umjesto onog koji zahtijeva ispušne ventile.

Gorivo za dizele
Naftni proizvodi koji se obično koriste kao gorivo za dizelske motore su destilati koji se sastoje od teških ugljikovodika, s najmanje 12 do 16 atoma ugljika po molekuli.Ovi teži destilati se uzimaju iz sirove nafte nakon što se uklone hlapljiviji dijelovi koji se koriste u benzinu.Vrelišta ovih težih destilata kreću se od 177 do 343 °C (351 do 649 °F).Stoga je njihova temperatura isparavanja puno viša nego kod benzina, koji ima manje ugljikovih atoma po molekuli.

Voda i talog u gorivima mogu biti štetni za rad motora;čisto gorivo bitno je za učinkovite sustave ubrizgavanja.Goriva s visokim udjelom ugljika mogu se najbolje nositi s motorima niske brzine vrtnje.Isto vrijedi i za one s visokim udjelom pepela i sumpora.Cetanski broj, koji definira kvalitetu paljenja goriva, određuje se korištenjem ASTM D613 "Standardna metoda ispitivanja za cetanski broj dizelskog loživog ulja."

Razvoj dizelskih motora
Rani rad
Rudolf Diesel, njemački inženjer, osmislio je ideju za motor koji sada nosi njegovo ime nakon što je tražio uređaj za povećanje učinkovitosti Otto motora (prvi četverotaktni motor, koji je konstruirao njemački inženjer iz 19. stoljeća Nikolaus Otto).Diesel je shvatio da se proces električnog paljenja benzinskog motora može eliminirati ako, tijekom takta kompresije uređaja klip-cilindar, kompresija može zagrijati zrak na temperaturu višu od temperature samozapaljenja danog goriva.Diesel je predložio takav ciklus u svojim patentima iz 1892. i 1893. godine.
Izvorno je kao gorivo predložen ili ugljen u prahu ili tekući petrolej.Diesel je vidio ugljen u prahu, nusproizvod rudnika ugljena Saar, kao lako dostupno gorivo.Komprimirani zrak trebao se koristiti za uvođenje ugljene prašine u cilindar motora;međutim, kontroliranje brzine ubrizgavanja ugljena bilo je teško i, nakon što je eksperimentalni motor uništen eksplozijom, Diesel se okrenuo tekućem petroleju.Nastavio je uvoditi gorivo u motor komprimiranim zrakom.
Prvi komercijalni motor izgrađen na Dieselovim patentima ugradio je u St. Louisu, Misuri, Adolphus Busch, pivar koji je vidio jedan izložen na izložbi u Münchenu i od Diesela je kupio licencu za proizvodnju i prodaju motora. u Sjedinjenim Državama i Kanadi.Motor je uspješno radio godinama i bio je preteča motora Busch-Sulzer koji je pokretao mnoge podmornice američke mornarice u Prvom svjetskom ratu. Drugi dizelski motor korišten za istu svrhu bio je Nelseco, koji je izgradila New London Ship and Engine Company u Grotonu, Connecticut.

Dizelski motor postao je primarna pogonska jedinica za podmornice tijekom Prvog svjetskog rata. Nije bio samo ekonomičan u korištenju goriva, već se pokazao i pouzdanim u ratnim uvjetima.Dizelsko gorivo, manje hlapljivo od benzina, bilo je sigurnije skladišteno i rukovano njime.
Na kraju rata mnogi ljudi koji su upravljali dizel motorima tražili su mirnodopske poslove.Proizvođači su počeli prilagođavati dizele za mirnodopsko gospodarstvo.Jedna modifikacija bila je razvoj takozvanog poludizela koji je radio na dvotaktnom ciklusu pri nižem tlaku kompresije i koristio vruću žarulju ili cijev za paljenje goriva.Ove su promjene rezultirale jeftinijim motorom za izradu i održavanje.

Tehnologija ubrizgavanja goriva
Jedna nepoželjna značajka potpunog dizela bila je potreba za visokotlačnim kompresorom zraka za ubrizgavanje.Ne samo da je bila potrebna energija za pogon zračnog kompresora, već je došlo do rashladnog učinka koji je odgodio paljenje kada se komprimirani zrak, obično od 6,9 megapaskala (1000 funti po kvadratnom inču), iznenada proširio u cilindar, koji je bio pod tlakom od oko 3,4 do 4 megapaskala (493 do 580 funti po kvadratnom inču).Dieselu je bio potreban zrak pod visokim pritiskom kojim bi u cilindar uveo ugljen u prahu;kada je tekuća nafta zamijenila ugljen u prahu kao gorivo, mogla se napraviti pumpa koja će zamijeniti visokotlačni zračni kompresor.

Postojalo je više načina na koje se pumpa mogla koristiti.U Engleskoj je tvrtka Vickers koristila ono što se nazivalo metodom zajedničkog voda, u kojoj je baterija pumpi održavala gorivo pod tlakom u cijevi koja se protezala cijelom dužinom motora s vodi do svakog cilindra.Iz ove tračnice (ili cijevi) za dovod goriva, niz ventila za ubrizgavanje dopuštao je punjenje gorivom u svaki cilindar u pravoj točki njegovog ciklusa.Druga metoda koristila je pumpe s trzajem ili klipnim pumpama za isporuku goriva pod trenutno visokim tlakom do ventila za ubrizgavanje svakog cilindra u pravo vrijeme.

Ukidanje kompresora zraka za ubrizgavanje bio je korak u pravom smjeru, ali postojao je još jedan problem koji je trebalo riješiti: ispušni plinovi motora sadržavali su prekomjernu količinu dima, čak i pri snagama koje su bile unutar konjskih snaga motora i iako je bilo je bilo dovoljno zraka u cilindru za sagorijevanje punjenja goriva bez ostavljanja bezbojnog ispuha koji je inače označavao preopterećenje.Inženjeri su konačno shvatili da je problem u tome što je trenutno visokotlačni zrak za ubrizgavanje koji je eksplodirao u cilindar motora raspršio punjenje goriva učinkovitije nego što su to mogle učiniti zamjenske mehaničke mlaznice za gorivo, s rezultatom da je gorivo bez kompresora zraka moralo potražiti atome kisika kako bi dovršio proces izgaranja, a budući da kisik čini samo 20 posto zraka, svaki atom goriva imao je samo jednu od pet prilika da naiđe na atom kisika.Rezultat je bilo nepravilno sagorijevanje goriva.

Uobičajeni dizajn mlaznice za ubrizgavanje goriva uvodio je gorivo u cilindar u obliku konusnog raspršivača, pri čemu je para isijavala iz mlaznice, a ne u struji ili mlazu.Vrlo malo se moglo učiniti da se gorivo temeljitije rasprši.Poboljšano miješanje moralo se postići dodavanjem dodatnog gibanja zraku, najčešće indukcijskim vrtlozima zraka ili radijalnim kretanjem zraka, zvanim mljackanje, ili oboje, od vanjskog ruba klipa prema središtu.Za stvaranje ovog vrtloga i mljackanja korištene su razne metode.Najbolji rezultati očito se postižu kada je vrtlog zraka u određenom odnosu s brzinom ubrizgavanja goriva.Učinkovito korištenje zraka unutar cilindra zahtijeva brzinu rotacije koja uzrokuje da se zarobljeni zrak kontinuirano kreće od jednog spreja do drugog tijekom perioda ubrizgavanja, bez ekstremnog slijeganja između ciklusa.