发动机由曲柄连杆机构、配气机构、冷却系统、润滑系统、点火系统、供油系统和起动系统等五大系统组成。其工作原理为进气-压缩-喷油-燃烧-膨胀做功-排气。

以下是发动机的工作过程：

1. 进气冲程：进入气缸的工质为纯空气。柴油机进气系统阻力较低，进气终端压力PA = (0.85 ~ 0.95) P0高于汽油机；进气终温TA = 300 ~ 340 K，低于汽油机。

2. 压缩冲程：柴油机压缩比高于汽油机(一般ε = 16 ~ 22)，压缩结束时的压力为3000～5000 kpa，温度为750～1000K，远超过了柴油的自燃温度(约520 K)。

3. 作功冲程：高压油泵作用下，柴油通过喷油器喷入气缸燃烧室，与空气混合后点燃燃烧。气缸内气体压力迅速上升，可达5000～9000 kPa，最高温度达到1800～2000K。柴油发动机因为是通过压缩自燃的，故称为压燃式发动机。

4. 排气冲程：和汽油机相似，只是排气温度比汽油机低。一般情况下，排气温度TR = 700 ~ 900 K。

单缸发动机转速不均匀，工作不平稳，振动大，因为四个冲程中只有一个做功，其他三个冲程消耗功率准备做功。