柴油發動機按燃燒室結構、燃油系統結構、控制方式等，可以有如下幾種分類方式。
直噴式燃燒室發動機，就是噴油器直接將燃油噴進燃燒室的發動機，簡稱直噴發動機。間隔式燃燒室是把燃燒室分隔成兩個部分，兩者中間由通道連接，這樣燃燒室的發動機被稱為間隔式燃燒室發動機。
市場上量較大的傳統柴油發動機是直噴、合成泵、機械控制燃油系的發動機（如五十鈴的6BG1型發動機），這類柴油發動機可以簡稱為傳統型柴油發動機。
傳統柴油發動機燃油系統通常是：輸油泵將燃油送入柱塞式高壓油泵，高壓油泵將高壓燃油通過高壓油管送到噴油器，（泵噴嘴式發動機沒有高壓油管，高壓油泵與噴油嘴連在一起）高壓燃油達到開啟壓力后機械式噴油器自動打開，燃油被噴入柴油機的燃燒室。
目前，新型柴油發動機市場擁有量較多的是直噴、高壓共軌、電子控制燃油系統發動機（如五十鈴電控高壓共軌的4HK1型發動機），可以簡稱電噴型柴油發動機。目前行業內常說的分類方式—直噴機與電噴機，顯然不太準確。
高壓共軌式燃油系統只有電子控制方式，機械控制方式很難實現對高壓共軌燃油系統的精準控制，也正是這個原因，使高壓共軌燃油系統直到近2。年才得到發展。高壓油泵通過高油管將燃油送入共軌，共軌壓力傳感器檢測出到的共軌壓力信號，送入ECU（電腦板）進行計算，然后ECU將控制信號輸送給高壓油泵的電磁閥，實現共軌壓力的控制。共軌中的高壓燃油通過高壓油管被送到每一個噴油器。來自ECU的控制信號控制著各缸噴油器的開起時刻及開啟時間的長短。ECU隨時收集發動機下況的各種信息，并通過高壓油泵電磁閥及噴油器的控制，實現對發動機的上況的控制。
20世紀80年代后，隨著電子技術的發展，很多柴油機制造商把電子控制技術用在控制柴油發動機上，用以提高柴油發動機的各種性能，滿足環保要求。非共軌燃油系統發動機，用電子控制方式將傳統發動機進行升級，同樣可以實現“三次排放”的標準。如果加上尾氣后處理技術，電控高壓油泵式柴油發動機用機械式噴油器目前最高可以滿足“四次排放”標準。1TG
