柴油機(jī)工作原理從物理學(xué)角度看，主要涉及四個(gè)行程。

進(jìn)氣行程中，活塞從上止點(diǎn)移至下止點(diǎn)，排氣門(mén)關(guān)閉，進(jìn)氣門(mén)開(kāi)啟，氣缸容積增大形成真空，空氣被吸入氣缸。

壓縮行程時(shí)，活塞從下止點(diǎn)移至上止點(diǎn)，進(jìn)、排氣門(mén)均關(guān)閉，氣缸容積減小，混合氣被壓縮，壓力和溫度升高。

作功行程接近壓縮結(jié)束，噴油嘴噴入燃油燃燒，氣體體積膨脹，壓力和溫度驟升，活塞從上止點(diǎn)移至下止點(diǎn)推動(dòng)曲軸旋轉(zhuǎn)作功，進(jìn)、排氣門(mén)仍關(guān)閉。

排氣行程開(kāi)始，排氣門(mén)開(kāi)啟，活塞從下止點(diǎn)移至上止點(diǎn)，廢氣排出氣缸。

柴油機(jī)與汽油機(jī)雖都經(jīng)歷四個(gè)行程，但有不同。柴油機(jī)燃料是柴油，粘度大不易蒸發(fā)，自燃溫度低，可燃混合氣形成及點(diǎn)火方式與汽油機(jī)不同。

氣缸內(nèi)柴油燃燒產(chǎn)生動(dòng)能，帶動(dòng)曲柄連桿機(jī)構(gòu)繞曲軸作往復(fù)圓周運(yùn)動(dòng)輸出動(dòng)力。

柴油機(jī)主要構(gòu)造與汽油機(jī)大致相同，但汽缸頂部是噴油嘴而非火花塞。工作過(guò)程也和汽油機(jī)大致相同，由吸氣、壓縮、做功、排氣沖程構(gòu)成工作循環(huán)。

每個(gè)循環(huán)中，活塞往復(fù)兩次，曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)兩周。

能量轉(zhuǎn)化方面，壓縮沖程是機(jī)械能轉(zhuǎn)化為內(nèi)能，做功沖程是內(nèi)能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能。

柴油機(jī)還分二沖程和四沖程。二沖程柴油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)只有二個(gè)沖程，曲軸轉(zhuǎn)一圈，理論功率高但經(jīng)濟(jì)性差、不環(huán)保已淘汰。四沖程柴油機(jī)一個(gè)工作循環(huán)有四個(gè)沖程，曲軸轉(zhuǎn)二圈。

具體來(lái)說(shuō)，進(jìn)氣沖程活塞由上止點(diǎn)運(yùn)動(dòng)到下止點(diǎn)，進(jìn)氣門(mén)開(kāi)排氣門(mén)關(guān)，空氣進(jìn)入氣缸。

壓縮沖程進(jìn)氣門(mén)開(kāi)排氣門(mén)關(guān)，活塞由下至上，空氣被壓縮為高溫高壓。

做功沖程進(jìn)、排氣門(mén)都關(guān)閉，柴油噴入氣缸燃燒，推動(dòng)活塞由上至下。