柴油發動機的工作原理基於Rudolf Diesel在1897年發明的高壓縮發動機。這種發動機的核心在於燃料在氣缸內燃燒產生的高壓氣體。這些氣體推動活塞，將化學能轉化為機械能，從而驅動發動機運轉。
以下是柴油發動機的主要組成部分及其工作原理：
氣缸體：也稱為機體或曲軸箱，包含所有與燃燒過程相關的零件。每個氣缸都有一個敞開的燃燒室空間，用於燃料燃燒。
曲軸：將燃燒產生的高壓直線運動轉化為旋轉運動，確保發動機平穩運行。
連桿：連線曲軸和氣缸，傳遞燃燒力，使活塞在氣缸內上下運動。
活塞：位於燃燒室底部，在柴油機工作過程中上下運動，承受燃燒產生的力。
缸蓋：位於氣缸體頂部，覆蓋燃燒室，承受燃燒產生的力，並負責排放燃燒廢氣及引入新鮮空氣。
氣門：在運行過程中，控制燃燒廢氣排放和新鮮空氣進入，通常每缸有2個進氣門和2個排氣門。
噴油器：向氣缸內噴射燃油，通過高度精確的方式在高度受控的定時下將燃油噴入氣缸頂部。
凸輪軸：控制氣門的開啟和關閉，通過凸輪的幾何形狀和在軸上的位置來控制每個氣門的時間。
這些部件共同工作，使得柴油發動機能夠在不同的衝程中運行，實現平穩的動力輸出。對於具有四個以上氣缸的發動機，最佳化設計以實現最大的動力和最平穩的運行。這種平衡是大多數現代發動機採用偶數氣缸的原因。