四冲程柴油机的工作循环同样包括进气、压缩、作功和排气等四个过程，在各个活塞行程中，进、排气门的开闭和曲柄连杆机构的运动与汽油机完全相同 。只是由于柴油和汽油的使用性能不同，使柴油机和汽油机在混合气形成方法及着火方式上有着根本的差别 。
1.进气行程
在柴油机进气行程中，被吸入气缸的只是纯净的空气 。
2.压缩行程
【文字解说 四冲程柴油发动机工作原理】 因为柴油机的压缩比大，所以压缩行程终了时气体压力高 。
3.作功行程
在压缩行程结束时，喷油泵将柴油泵入喷油器，并通过喷油器喷入燃烧室 。因为喷油压力很高，喷孔直径很小，所以喷出的柴油呈细雾状 。细微的油滴在炽热的空气中迅速蒸发汽化，并借助于空气的运动，迅速与空气混合形成可燃混合气 。由于气缸内的温度远高于柴油的自燃点，因此柴油随即自行着火燃烧 。燃烧气体的压力、温度迅速升高，体积急剧膨胀 。在气体压力的作用下，活塞推动连杆，连杆推动曲轴旋转作功 。
4.排气行程
排气行程开始，排气门开启，进气门仍然关闭，燃烧后的废气排出气缸 。
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