Tres grups bàsics de mida
Hi ha tres grups bàsics de motors dièsel basats en la potència: petites, mitjanes i grans. Els motors petits tenen valors de potència inferior a 16 quilowatts. Aquest és el tipus de motor dièsel més produït. Aquests motors s’utilitzen en automòbils, camions lleugers i algunes aplicacions agrícoles i de construcció i com a petits generadors elèctrics estacionaris (com els que es troben en embarcacions de plaer) i com a unitats mecàniques. Normalment són motors d'injecció directa, en línia, de quatre o sis cilindres. Molts són turboalimentats amb colls posteriors.

Els motors mitjans tenen capacitats de potència que van de 188 a 750 quilowatts, o de 252 a 1.006 cavalls de potència. La majoria d’aquests motors s’utilitzen en camions resistents. Solen ser motors turboalimentats i de sis cilindres, en línia, de sis cilindres. Alguns motors V-8 i V-12 també pertanyen a aquest grup de mida.

Els grans motors dièsel tenen una potència superior a 750 quilowatts. Aquests motors únics s’utilitzen per a aplicacions de tracció marina, locomotora i mecànica i per a la generació de potència elèctrica. En la majoria dels casos són sistemes d’injecció directa, turboalimentats i posteriors. Poden operar fins a 500 revolucions per minut quan la fiabilitat i la durabilitat són crítics.

Motors de dos temps i quatre temps
Com s'ha apuntat anteriorment, els motors dièsel estan dissenyats per funcionar en el cicle de dos o quatre temps. Al motor típic de cicle de quatre temps, les vàlvules d’entrada i d’escapament i la boquilla d’injecció de combustible es troben a la culata (vegeu la figura). Sovint, s’utilitzen els arranjaments de vàlvules de doble —dues i dues vàlvules d’escapament.
L’ús del cicle de dos temps pot eliminar la necessitat d’una o ambdues vàlvules en el disseny del motor. L’espectacle i l’aire d’entrada es proporcionen generalment a través de ports al revestiment del cilindre. L’escapament pot ser a través de vàlvules situades a la culata o a través de ports al revestiment del cilindre. La construcció del motor es simplifica quan s’utilitza un disseny de port en lloc d’un que requereixi vàlvules d’escapament.

Combustible per a dièsel
Els productes del petroli normalment utilitzats com a combustible per als motors dièsel són destil·lats compostos per hidrocarburs pesants, amb almenys 12 a 16 àtoms de carboni per molècula. Aquests destil·lats més pesats es prenen del cru després de retirar les porcions més volàtils que s’utilitzen en la gasolina. Els punts d’ebullició d’aquests destil·lats més pesats oscil·len entre 177 i 343 ° C (351 a 649 ° F). Així, la seva temperatura d’evaporació és molt superior a la de la gasolina, que té menys àtoms de carboni per molècula.

L’aigua i els sediments en combustibles poden ser perjudicials per al funcionament del motor; El combustible net és essencial per a sistemes d'injecció eficients. Els combustibles amb residus de carboni alts poden ser gestionats millor per motors de rotació de baixa velocitat. El mateix s'aplica a aquells amb un alt contingut de cendra i sofre. El nombre de cetane, que defineix la qualitat d'encesa d'un combustible, es determina mitjançant ASTM D613 "Mètode de prova estàndard per al nombre de cetanes de gasoil."

Desenvolupament de motors dièsel
Treball precoç
Rudolf Diesel, un enginyer alemany, va concebre la idea del motor que ara porta el seu nom després que hagués buscat un dispositiu per augmentar l'eficiència del motor OTTO (el primer motor de cicle de quatre temps, construït per l'enginyer alemany del segle XIX Nikolaus Otto). El dièsel es va adonar que el procés d’encesa elèctrica del motor de gasolina es podria eliminar si, durant la traça de compressió d’un dispositiu de cilindre de pistó, la compressió podria escalfar l’aire a una temperatura superior a la temperatura d’encesa automàtica d’un determinat combustible. Diesel va proposar aquest cicle a les seves patents de 1892 i 1893.
Originalment, es va proposar com a combustible el carbó en pols o el petroli líquid. El dièsel va veure carbó en pols, un subproducte de les mines de carbó de Saar, com un combustible fàcilment disponible. L’aire comprimit s’havia d’utilitzar per introduir pols de carbó al cilindre del motor; No obstant això, el control de la taxa d’injecció de carbó va ser difícil i, després que el motor experimental fos destruït per una explosió, Diesel es va convertir en un petroli líquid. Va continuar introduint el combustible al motor amb aire comprimit.
El primer motor comercial construït a les patents de Diesel va ser instal·lat a St. Louis, Mo., per Adolphus Busch, un cerveser que havia vist un exposat en una exposició a Munic i que havia adquirit una llicència a Diesel per a la fabricació i venda del motor Als Estats Units i Canadà. El motor va funcionar amb èxit durant anys i va ser el precursor del motor Busch-Sulzer que va impulsar molts submarins de la Marina dels Estats Units a la Primera Guerra Mundial. A Groton, Conn.

El motor dièsel es va convertir en la central elèctrica principal dels submarins durant la Primera Guerra Mundial. No només era econòmic en l’ús de combustible, sinó que també es va demostrar fiable en condicions de guerra. El combustible dièsel, menys volàtil que la gasolina, es va guardar i manejar amb més seguretat.
Al final de la guerra, molts homes que havien operat dièsel buscaven feines en temps de pau. Els fabricants van començar a adaptar dièsel per a l’economia en temps de pau. Una modificació va ser el desenvolupament de l’anomenat semidiesel que funcionava en un cicle de dos temps a una pressió de compressió inferior i va fer ús d’una bombeta o tub calent per encendre la càrrega de combustible. Aquests canvis van donar lloc a un motor menys costós de construir i mantenir.

Tecnologia d’injecció de combustible
Una de les característiques objectables del dièsel complet era la necessitat d’un compressor d’aire d’injecció d’alta pressió. No només es necessitava energia per conduir el compressor d’aire, sinó que un efecte refrigerador que es va produir l’encesa es va produir quan l’aire comprimit, normalment a 6,9 megapascals (1.000 lliures per polzada quadrada), es va expandir de sobte al cilindre, que es trobava a una pressió d’uns 3,4 a 4 megapascals (493 a 580 lliures per polzada quadrada). El dièsel havia necessitat aire d’alta pressió amb el qual introduir carbó en pols al cilindre; Quan el petroli líquid va substituir el carbó en pols com a combustible, es podria fer una bomba per ocupar el lloc del compressor d’aire d’alta pressió.

Hi va haver diverses maneres en què es podia utilitzar una bomba. A Anglaterra, la Companyia Vickers va utilitzar el que s’anomenà el mètode de ferrocarril comú, en què una bateria de bombes mantenia el combustible a pressió en una canonada que funcionava amb la longitud del motor amb els conductors a cada cilindre. Des d'aquesta línia de subministrament de combustible (o canonades), una sèrie de vàlvules d'injecció van admetre la càrrega de combustible a cada cilindre al punt dret del seu cicle. Un altre mètode va utilitzar bombes de tipus Operat per CAM o de tipus pistó per lliurar combustible sota pressió momentàniament alta a la vàlvula d'injecció de cada cilindre en el moment adequat.

L’eliminació del compressor d’aire d’injecció va ser un pas en la direcció correcta, però hi havia un altre problema que s’ha de resoldre: l’escapament del motor contenia una quantitat excessiva de fum, fins i tot a les sortides dins de la qualificació de la potència del motor i, tot i que allà era prou aire al cilindre per cremar la càrrega de combustible sense deixar un escapat descolorit que normalment indicava la sobrecàrrega. Els enginyers finalment es van adonar que el problema era que l'aire d'injecció de gran pressió momentàniament que explotava al cilindre del motor havia difongat la càrrega de combustible de manera més eficient que els broquets mecànics substituïts, amb el resultat que sense el compressor d'aire Busqueu els àtoms d’oxigen per completar el procés de combustió i, com que l’oxigen constitueix només el 20 per cent de l’aire, cada àtom de combustible només tenia una oportunitat en cinc de trobar un àtom d’oxigen. El resultat va ser una crema inadequada del combustible.

El disseny habitual d’una boquilla d’injecció de combustible va introduir el combustible al cilindre en forma d’esprai de con, amb el vapor que s’irradiava de la boquilla, més que en un rierol o raig. Es podria fer molt poc per difondre el combustible més a fons. La barreja millorada s’havia de realitzar impartint un moviment addicional a l’aire, més freqüentment per remolins d’aire produïts per la inducció o un moviment radial de l’aire, anomenat Squish, o ambdues, des de la vora exterior del pistó cap al centre. S'han utilitzat diversos mètodes per crear aquest remolí i squish. Aparentment, els millors resultats s’obtenen quan el remolí d’aire té una relació definitiva amb la taxa d’injecció de combustible. L’ús eficient de l’aire dins del cilindre exigeix ​​una velocitat de rotació que fa que l’aire atrapat es mogui contínuament d’un ruixat a l’altre durant el període d’injecció, sense subsidència extrema entre cicles.