Las partes orgánicas de todo motor Diesel son similares al motor de carburador, pero la diferencia que presenta el motor Diesel, es la ausencia de carburador y de sistema eléctrico de encendido.
En el ciclo de funcionamiento Diesel de cuatro tiempos pueden distinguirse los siguientes tiempos:

En este primer tiempo, el pistón se encuentra en el p.m.s., desplazándose hacia el p.m.i. y aspira únicamente aire atmosférico o aire ambiente, previamente filtrado para estar libre de partículas.

El pistón sube desde su p.m.i. al p.m.s., es fuertemente comprimido, en una relación de 21 a 1, haciendo que la temperatura del aire se eleve aproximadamente a 600 grados C.

Casi al término de la carrera de compresión del pistón, se inyecta dentro del cilindro el combustible o gasoil, el que se inflama en forma espontánea por la elevada temperatura y produciendo el "tiempo motriz". En esta fase el pistón baja del p.m.s. al p.m.i.

El pistón asciende desde su p.m.i. al p.m.s. y se produce la evacuación de los gases quemados.

Evidentemente, el ciclo ofrece gran similitud con el motor de carburador, notándose la diferencia en el tiempo de admisión, donde el motor de carburador aspira una mezcla explosiva de aire y nafta y el motor diesel únicamente aire.

Se entiende que el encendido del motor a gasoil se produce por auto ignición, a diferencia del motor de carburador que precisa de una chispa eléctrica que se produce entre los electrodos de las bujías.

Se infiere entonces que las diferencias entre motores a nafta y Diesel son en lo relacionado con el sistema de inyección de combustible y el sistema utilizado para iniciar las combustiones, además de las relaciones de compresión.

El motor a nafta utiliza un carburador para dosificar la mezcla de combustibles y encenderla por una chispa eléctrica.

El motor Diesel utiliza una bomba inyectora, la cual, mediante unos inyectores introduce el combustible a los cilindros por simple dosificación de la cantidad de gasoil.

Al motor Diesel se lo denomina también motor "C.I." (compresión - ignición) y tanto en el caso del motor Diesel o del tipo de carburador, se trata de motores de combustión interna, pero no es valedera la denominación de motores de explosión cuando nos referimos al motor Diesel.

Se debe dejar aclarado que el motor a nafta es un motor de explosión, en cambio el Diesel es un motor de combustión por autoencendido cuyo combustible no se enciende súbitamente, como en el de nafta, sino en forma progresiva.

Para que el gasoil entre en el cilindro, inyectado en el aire tan fuertemente comprimido y caliente, es necesario que a su vez se envíe a muy elevada presión, en forma de un pequeño chorrito para cada carrera de "combustión", cosa que se consigue con un equipo de inyección, compuesto por una bomba que dosifica, da presión y envía el gasoil a los cilindros, y, en cada cilindro, un inyector que le da entrada a la cámara de combustión.

La relación de compresión en los motores nafteros es moderada hasta 10 a 1 en cambio en los motores diesel para elevar la temperatura al punto necesario para la auto ignición, la relación de compresión es de 21 a 1.

En cada cilindro se obtiene, como en los motores a nafta, una carrera motriz cada dos vueltas del cigüeñal.

Cuando el acelerador está suelto se inyecta solamente el gasoil necesario para la marcha en Valentí.; cuando se lo acelera al máximo, pasa a quemarse la máxima cantidad que puede hacerlo con el aire que cabe en el cilindro, aproximadamente en la proporción de un gramo de gasoil por 18 / 20 de aire (un litro de gasoil necesita unos 13.000 litros de aire; un 30 % más que la nafta). Es importante contemplar que el aire aspirado por el motor puede ser siempre el máximo; el gasoil rinde su energía aunque se queme en exceso de aire, sin los inconvenientes de los motores a explosión, lo que se denomina "mezcla pobre", donde la relación nafta aire, tiene que ser exactamente dosificada por el carburador.

El gasoil es un derivado del petróleo bruto, era uno de los sobrantes de la destilación para obtener nafta. Asimismo aunque el gasoil llegara a costar tanto como la nafta, los motores diesel seguirían siendo más económicos, porque su rendimiento es superior. En los nafteros, a la salida del cigüeñal, se dispone de un 24 % de la energía latente en el combustible, mientras que en el diesel se llega al 34 %; pues no se pierde tanto en los gases de escape.

Se explicó que en los motores diesel de cuatro tiempos, en la admisión el cilindro aspira aire puro a través de un colector (múltiple de admisión) en cuya boca está el filtro de aire (A).

Cada cilindro lleva las válvulas de admisión (B) y escape (C) colocadas en la cabeza y mandadas por balancines. El combustible es aspirado del tanque por la tubería (N) mediante la bomba (L), con pre-filtro (K) y que lo envía al filtro principal (P), de donde sale por debajo de la bomba de inyección (J), la que por medio de los cuerpos de bomba (G), uno por cilindro lo manda a presión por los tubos (F) a los inyectores D, colocados en los cilindros como las bujías en los motores de explosión. El gasoil que rebalsa de los inyectores regresa por los tubos E al tanque de combustible, siguiendo por el tubo (O), que también recibe el sobrante de la bomba inyectora. 

La bomba recibe movimiento desde los engranajes de la distribución por el árbol H, y el mando del acelerador actúa sobre la bomba por la palanca M.

El pistón comprime el aire aspirado en el primer tiempo hasta que la presión se eleva a 35 ó 40 atmósferas. El gasoil inyectado por D en el final de la compresión, se inflama al contacto del aire, quemándose a medida que entra. Para que el combustible se pulverice al ser inyectado se necesita que lo haga a una elevadísima presión, que llega a 300 atmósferas en algunos motores. Durante el tiempo de combustión, la presión, máxima es como el doble de la de explosión en los motores a nafta.

De estos datos se deducen algunas características del Diesel. La elevada compresión es causa de su buen rendimiento, pero las grandes presiones que sufren los cilindro, pistón, bielas, etc. Obligan a construir estos órganos más robustos y pesados, por ende el golpeteo es más fuerte que en los motores de nafta, dando un sonido característico, sobre todo en ralenti.

Es de advertir que la velocidad de inflamación en el Diesel es casi el doble que en los motores de nafta, porque en realidad es una detonación, aunque el combustible no se queme tan rápido por no estar todo en el cilindro en el momento de iniciarse la inflamación, sino que arde a medida que va entrando.

Para conseguir una combustión completa de gasoil y que no salgan humos negros y malolientes por el escape, es necesaria una proporción de aire superior a la requerida por la nafta.