两冲程柴油机是一种简单而经济的设计。它只有进气和压缩冲程以及燃烧和排气冲程。在进气和压缩冲程中，活塞向下运动，将空气吸入气缸并压缩。随后，在燃烧和排气冲程中，柴油燃料被喷入气缸并点燃，推动活塞向上运动，产生动力。然后，活塞再次向下运动，将废气排出引擎。
四冲程柴油机是目前主流的柴油机设计。它包括进气、压缩、燃烧和排气四个冲程。在进气冲程中，活塞向下运动，吸入空气。在压缩冲程中，活塞向上运动，将空气压缩。在燃烧冲程中，柴油燃料被喷入气缸并点燃，推动活塞向下运动产生动力。最后，在排气冲程中，活塞再次向上运动，将废气排出引擎。相较于两冲程柴油机，四冲程柴油机具有更高的燃烧效率和更低的排放。