冲程柴油机(压燃式发动机)的每个工作循环要经历进气、压缩、作功、排气四个行程。
进气行程:进气门打开、排气门关闭,活塞向下运动,使气缸内产生负压,从进气歧管中吸入可燃混合气体。
压缩行程:进气门关闭、排气门关闭,活塞向上运动,压缩可燃混合气,形成一个封闭的可燃气体室。
作功行程:进气门关闭、排气门关闭,在活塞快要达到上止点时,火花塞跳火,使可燃气体燃烧。混合气体燃烧后膨胀推动活塞向下运动。这是汽车的动力源。
排气行程:进气门关闭、排气门打开,活塞向上运动,废气通过排气门排出。然后,重新再回到进气行程,如此往复由于柴油机的燃料是柴油，其粘度比汽油大，而其自燃温度却较汽油低，故可燃混合气的形成及着火方式都与汽油机不同。
柴油机在进气行程吸入的是纯空气。在压缩行程接近终了时，柴油机喷油泵将油压提高到10MPa以上，将柴油通过喷油器喷入气缸在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。因此，这种发动机的可燃混合是在气缸内部形成的。由于柴油机的压缩比高(一般为16-22)，所以压缩终了时气缸内的空气压力可3.5-4.5MPa，同时温度高达750-1000K，大大超过柴油的自燃温度。因此，柴油喷入气缸后，在很短时间内与空气混合便立即自行发火燃烧。气缸内气压急剧上升到6-9MPa，温度也升到2000-2500K。在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转而作功。废气同样经排气管排入大气中。
柴油机与汽油机比较，各有特点。汽油机具有转速高(目前轿车四冲程汽油机最高转速达5000-6000min,货车汽油机转速达4000ymin左右)、质量轻、工作噪声小、起动容易、制造和维修费用低等特点,故在轿车和轻型货车及越野汽车上得到普遍的应用;其不足之处是燃油消耗率高,燃油经济性差。柴油机因压缩比高,燃油消耗率平均比汽油机低20%~30%左右,所以燃油经济性好。一般装载质量为3.5t以上的货车大都采用柴油机其缺点是转速较汽油机低(一般最高转速在2200~3000/min左右)、质量大、制造和维修费用高(因为喷油泵和喷油器加工精度要求高)。但目前柴油机的这些缺点正在逐渐得到克服,其应用场景范围正在向中、轻型货车扩展。国内外有的轿车也采用柴油机，其最高转速可达5000r/由此可见,四冲程发动机在一个工作循环的四个活塞行程中，只有一个行程是作功的,其余三个行程是作功的辅助行程。因此,在单缸发动机里面，曲轴每转两周中只有半周是由于气体膨胀的作用使曲轴旋转，其余一周半则依靠飞轮惯性维持转动。显然,作功行程时，曲轴的转速比其他三个行程内的曲轴转速要高，所以曲轴转速是不均匀的,因而发动机运转就不平稳。未解决这个问题，飞轮必须具有很大的转动惯量，由此会使整个发动机质量和尺寸增加。
显然,单缸发动机工作振动大。采用多缸发动机可以弥补上述缺点。因此,现代汽车上基本不用单缸发动机。采用最多的是4缸、6缸、8缸发动机。多缸四冲程发动机的每一个气缸内，所有的工作过程是相同的,并按上述次序进行，但所有气缸的作功行程并不同时发生。例如,在4缸发动机里面，曲轴每转半周便有一个气缸在作功，在8缸发动机里面，曲轴每转1/4周便有一个作功行程。气缸数越多，发动机的工作越平稳。但发动机气缸数增多，结构更复杂，尺寸及质量增加
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