它运用紧缩空气发生高热，接着注入雾化柴油，柴油爆破胀大。发生的压力直接效果于活塞，使活塞沿气缸做不等速直线往复运动。经过活塞销、连杆和曲轴组成的曲柄连杆机构，活塞的直线运动就变成了曲柄的旋转运动，然后输出机械功。

  进气冲程时，活塞由上止点运动到下止点，进气门翻开排气门封闭，空气进入气缸。

  紧缩冲程中，进气门和排气门都封闭，活塞由上止点运动到下止点，空气被紧缩成高温度高压力状况。

  做功冲程里，进气门和排气门仍封闭，柴油喷入气缸焚烧，开释很多热能，推进活塞运动。

  排气冲程时，进气门封闭，排气门翻开，活塞由下止点运动到上止点，排出废气。

  柴油机气缸内的混合气是压燃，这和汽油机不同。并且，柴油机燃料是柴油，粘度高不易蒸腾，自燃温度低。

  柴油机分为二冲程和四冲程两种。单缸四冲程柴油机作业时，进气冲程，起动机通电带动曲轴滚动，进气门开排气门关，新鲜空气进入。紧缩冲程，进气门关排气门开，焚烧废气排出。完结一个作业冲程时，曲轴旋转两周。排气冲程后，在惯性力效果下重复作业循环。

  柴油机汽缸顶部有喷油嘴，其焚烧方法是压燃式。它的功率一般为 30%至 45%，大多数都用在载重轿车、火车、轮船等。

  为进步功率，各国在活跃研讨改进焚烧进程，探究运用低质燃油和非石油制品燃料。未来，下降冲突丢失、选用废气涡轮增压进步增压度、进一步轻量化、高速化、低油耗、低噪声和低污染都是重要发展方向。

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