Izvorna Dieselova ideja i njen krah 

Izvorna izvedba Diesel motora je bila s mlazno-zračnim ubrizgavačima. Mlazno zračni ubrizgavači goriva su dobili ime zbog komprimiranog zraka iz boce pod tlakom koji ulazi u gorivo i tvori sitni atomizirani oblik koji preko igličastog ventila ulazi u komoru izgaranja. Pritisak za mlazne ubrizgavače, koji je bio malo poviše pritiska izgaranja u cilindru, je bio proizveden sa vodom hlađenim kompresorom pokretanim s ojnice preko zglobnog polužja. Rudolf Diesel od trenutka pronalaska osobno nije nikad potpuno bio zadovoljan s ovim konceptom (koji je on zvao samo-mlazno ubrizgavanje), jer je bio složen i stoga sklon kvarovima, ali i također zbog toga što je zračna sisaljka oduzimala i do 15% izlazne snage motora.
Diesel je podnio i zahtijev za patent 1905 godine predviđajući ubrizgavanje goriva, s tlakovima ubrizgavanja od nekoliko stotina atmosfera. Glavna zamisao je bila ugradnja sisaljke i ubrizgača na zajedničko mjesto u glavi cilindra. Ta ideja nije realizirana, a jedini razlog koji je naveden za zanemarivanje razvoja te zamisli je bio nedostatak zanimanja proizvođača motora.
Obnovljeno zanimanje je došlo u 1920 godini kada je Vickers-ov tehnički direktor McKechnie (neovisno o Dieselu, i šest mjeseci kasnije od istoimenog patenta Deutza) predložio u Engleski patent kao „skupni sustav bezračnog direktnog ubrizgavanja“ s tlakom između 140 i 420 bara. Od 1915 on razvija i testira dizel motor s direktnim ubrizgavanjem, i zato se smatra izumiteljem jakih motora s direktnim ubrizgavanjem (pogotovo na engleskom govornom području). Osam godina poslije je postalo moguće izraditi pouzdanu sisaljku za ubrizgavanje koja ostvaruje visoke tlakove, što je značajno proširilo opseg primjene.
Neophodna izmjena tehnologije za ubrizgavanje goriva ima početke u ranim danima razvoja motora(Doxford probni motor je 1911 god. bio pretvoren za ubrizgavanje goriva bez zraka), a odgovarajući materijali i tehnološka izrada su bili stalno razvijani za sve veća naprezanja bregaste osovine, sisaljke, dijelova ubrizgavača. Unapređenje direktnog ubrizgavanja goriva je bilo također bitno za razvoj manjih brzokretnih dizel motora.

Teoretski Diesel proces 

Diesel generator na tankeru

Dijagram teoretskog Diesel procesa

Po većini svojih sastavnih dijelova dizelski motor je istovjetan benzinskom motoru. Oba motora imaju klip, košuljicu, glavu, i sustav prijenosa gibanja iz ravnocrtnog u kružni. Obje vrste motora mogu biti izvedene kao dvotaktni i kao četverotaktni motor. Jedina prava razlika je kod sustava goriva i njegovog paljenja, koji se potpuno razlikuju kod ova dva tipa motora.
Kod benzinskog motora, smjesa goriva i zraka se stvara izvan cilindra i tijekom usisa se smjesa ubacuje u cilindar i komprimira. Paljenje komprimirane smjese se vrši svjećicom. Dizelski motor usisava samo zrak, a kako ima veći stupanj kompresije, tlači zrak na veću temperaturu (700 do 900 stupnjeva C) i na veći tlak. Gorivo se pri kraju kompresije ubacuje u cilindar, uz pomoć sisaljke koja postiže veliki tlak (visokotlačna sisaljka) i uređaja koji gorivo raspršuje na sitne kapljice (rasprskač). Sitne kapljice goriva se uslijed visoke temperature okoline samozapaljuju i tako proizvode energiju unutar cilindra.
Osnovne razlike između Otto i Diesel procesa su u krajnjem tlaku kompresije koji je znatno veći kod diesel procesa, a time i u temperaturi na kraju kompresije. Također, vrijeme izgaranja kod Otto procesa je kraće, jer je smjesa već napravljena izvan cilindra, te se ne troši vrijeme na stvaranje smjese, a i samo gorivo se razlikuje po sastavu, te gorivo za Otto motore lakše izgara od goriva za Diesel motore.
Teoretski, ovaj proces možemo opisti na sljedeći način:

1-1' :klip se giba ka GMT, tjerajući zaostale ispušne plinove iz cilindra

1'-1 :klip se giba od GMT ka DMT, stvarajući podtlak u cilindru, koji omogućava usisavanje zraka u cilindar

1-2  :izentropska kompresija zraka u cilindru koja traje sve do GMT

2  :ubrizgavanje goriva u cilindar

2-3  :izgaranje goriva u cilindru po izobari, klip se giba ka DMT

3-4  :izentropska ekspanzija plinova u cilindru