柴油發動機的工作過程其實跟汽油發動機一樣的，每個工作循環也經歷進氣、壓縮、做功、排氣四個沖程。

柴油機在進氣行程中 吸入的是純空氣。在壓縮行程接近終了時，柴油經噴油泵將油壓提高到10MPa以上，通過噴油器噴入氣缸，在很短時間內與壓縮后的高溫空氣混合，形成可燃混合氣。由于柴油機壓縮比高（一般為16-22），所以壓縮終了時氣缸內空氣壓力可達3.5-4.5MPa，同時溫度高達750-1000K（而汽油機在此時的混合氣壓力會為0.6-1.2MPa，溫度達600-700K），大大超過柴油的自燃溫度。因此柴油在噴入氣缸后，在很短時間內與空氣混合后便立即自行發火燃燒。氣缸內的氣壓急速上升到6-9MPa，溫度也升到2000-2500K。在高壓氣體推動下，活塞向下運動并帶動曲軸旋轉而作功，廢氣同樣經排氣管排入大氣中。

普通柴油機的供油系統是由發動機凸輪軸驅動，借助于高壓油泵將柴油輸送到各缸燃油室。這種供油方式要隨發動機轉速的變化而變化，做不到各種轉速下的最佳供油量。

共軌噴射式供油系統由高壓油泵、公共供油管、噴油器、電控單元（ECU）和一些管道壓力傳感器組成，系統中的每一個噴油器通過各自的高壓油管與公共供油管相連，公共供油管對噴油器起到液力蓄壓作用。工作時，高壓油泵以高壓將燃油輸送到公共供油管，高壓油泵、壓力傳感器和ECU組成閉環工作，對公共供油管內的油壓實現精確控制，徹底改變了供油壓力隨發動機轉速變化的現象。其主要特點有以下三個方面：

1．噴油正時與燃油計量完全分開，噴油壓力和噴油過程由ECU適時控制；

2．可依據發動機工作狀況去調整各缸噴油壓力，噴油始點、持續時間，從而追求噴油的最佳控制點；

3．能實現很高的噴油壓力，并能實現柴油的預噴射。

柴油機的負荷通常是指柴油機阻力矩的大小。由于平均有效壓力與扭矩成正比，所以常用平均有效壓力來表示負荷。柴油機的工況是由轉速和負荷共同決定的。所謂負荷特性是指柴油機轉速不變時，其他主要性能參數（燃油消耗率ge、耗油量Gf和排氣溫度tr等）隨負荷而變化的關系。這時由于轉速是常數，所以有效功率可以用來作度量負荷。在發動機調試過程中，經常用負荷特性作為其性能比較的標準。另外，負荷特性給出了在等速條件下，發動機的負荷與燃油消耗率的關系，因此，對負荷可以在很大范圍內改變，而轉速基本維持不變的固定式發動機（如發電機組用發動機）具有特殊的意義。如果從發動機上測出一系列不同轉速下的負荷特性曲線，則可選擇出固定式或運輸式發動機的最經濟工況。柴油機在運轉中，充氣量變化不大，主要是通過改變每循環供油量來改變混合氣的濃度(即過量空氣系數)，從而調節柴油機的負荷（稱為質調節〉。換句話說，柴油機主要是通過改變噴油泵調節桿的位置，用增加或減少供油量的方法來改變負荷。圖是柴油機按負荷特性運轉時一些參數隨負荷變化的一般規律。柴油機增加負荷就意味著增加每循環供油量，所以耗油量Gf隨負荷的增加而增加，而過量空氣系數a隨負荷的增加而減��；供油量多，放熱也多，使排氣溫度tr隨負荷的增加而升高。在空負荷時，Ne=0，Pi=Pm，這時m= 0，所以ge為無窮大。隨著負荷的增加，m迅速上升，而ge反而下降。當負荷增加到A點時，ge達到最小值。再繼續增加負荷，由于過量空氣系數a減小，混合氣形成和燃燒惡化，ge反而升高。排氣煙度隨負荷的增加曲'增加，但在低負荷時增加緩慢，且低負荷時煙度很小，肉眼看不出，通常被認為是排氣無煙。在高負荷時，煙度迅速增加.當接近最大功率時，由于a減小，混合氣形成和燃燒惡化，燃燒不完全，排氣煙度急劇增加（圖中B點），此時燃油消耗率ge也迅速升髙�；钊推咨w等機件的熱負荷也迅速増大。如果再繼續增加供油量，則柴油機排氣大量冒黑煙，功率反而下降，因此柴油機存在一個冒煙極限。為了保證柴油機安全可靠地運行，不允許柴油機在冒煙極限下工作。