柴油機(jī)是一部將燃料的化學(xué)能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能的機(jī)器。柴油機(jī)實(shí)現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換必須經(jīng)過下面四個階段或過程：進(jìn)氣過程，氣缸內(nèi)吸入新鮮空氣；壓縮過程，將吸入氣缸內(nèi)的空氣壓縮，使其溫度和壓力升高；膨脹做功過程，將燃油噴入已被壓縮且溫度達(dá)到燃油自燃溫度的缸內(nèi)氣體中，燃油迅速與空氣混合并急劇燃燒；排氣過程，將已經(jīng)燃燒并做功后的廢氣排出氣缸。下面是詳細(xì)說明：

　　進(jìn)氣
　　進(jìn)氣門開啟，排氣門關(guān)閉，活塞由上止點(diǎn)向下止點(diǎn)移動，活塞上方的氣缸容積增大，產(chǎn)生真空度，氣缸內(nèi)壓力降到進(jìn)氣壓力以下，在真空吸力作用下，通過化油器或汽油噴射裝置霧化的汽油，與空氣混合形成可燃混合氣，由進(jìn)氣道和進(jìn)氣門吸入氣缸內(nèi)。進(jìn)氣過程一直延續(xù)到活塞過了下止點(diǎn)進(jìn)氣門關(guān)閉為止。接著上行的活塞開始壓縮氣體。

　　壓縮
　　進(jìn)排氣門全部關(guān)閉，壓縮缸內(nèi)可燃混合氣，混合氣溫度升高，壓力上升?；钊R近上止點(diǎn)前，可燃混合氣壓力上升到0.6-1.2MPa左右，溫度可達(dá)330℃-430℃。

　　做功
　　當(dāng)壓縮沖程接近終了時，在高壓油泵作用下，將柴油以10MPa左右的高壓通過噴油器噴入汽缸燃燒室中，在很短的時間內(nèi)與空氣混合后立即自行發(fā)火燃燒。汽缸內(nèi)氣體的壓力急速上升，最高達(dá)5000-5000kPa，最高溫度達(dá)1800-2000K。

　　排氣
　　柴油機(jī)的排氣與汽油機(jī)基本相同，只是排氣溫度比汽油機(jī)低。一般Tr=700-900K。對于單缸發(fā)動機(jī)來說，其轉(zhuǎn)速不均勻，發(fā)動機(jī)工作不平穩(wěn)，振動大。這是因為四個沖程中只有一個沖程是做功的，其他三個沖程是消耗動力為做功做準(zhǔn)備的沖程。為了解決這個問題，飛輪必須具有足夠大的轉(zhuǎn)動慣量，這樣又會導(dǎo)致整個發(fā)動機(jī)質(zhì)量和尺寸增加。

　　柴油機(jī)每完成上述四個過程即為一個工作循環(huán)。無論是二沖程柴油機(jī)還是四沖程柴油機(jī)均是如此。對于二沖程柴油機(jī)，完成上述四個過程曲軸旋轉(zhuǎn)一圈（360°），活塞上下運(yùn)行各一次（即兩個活塞行程），所以稱為二沖程柴油機(jī)。對于四沖程柴油機(jī)，完成上述四個過程曲軸旋轉(zhuǎn)兩圈（720°），活塞上下運(yùn)行各兩次（即四個活塞行程），所以稱為四沖程柴油機(jī)。