四冲程柴油机工作原理汽油机一样，每个工作循环也是由进气冲程、压缩冲程、做功冲程和排气冲程组成。由于柴油与汽油相比，自燃温度低、黏度大不易蒸发，因而柴油机采用压缩终点压燃着火（压燃式点火），而汽油机是火花塞点燃。
发动机是由曲柄连杆机构和配气机构两大机构，以及冷却、润滑、点火、燃料供给、启动系统等五大系统组成。主要部件有气缸体、气缸盖、活塞、活塞销、连杆、曲轴、飞轮等。往复活塞式内燃机的工作腔称作汽缸，汽缸内表面为圆柱形。在汽缸内作往复运动的活塞通过活塞销与连杆的一端铰接，连杆的另一端则与曲轴相连，曲轴由气缸体上的轴承支承，可在轴承内转动，构成曲柄连杆机构。活塞在汽缸内作往复运动时，连杆推动曲轴旋转。反之，曲轴转动时，连杆轴颈在曲轴箱内作圆周运动，并通过连杆带动活塞在气缸内上下移动。曲轴每转一周，活塞上、下各运行一次，汽缸的容积在不断的由小变大，再由大变小，如此循环不已。汽缸的顶端用汽缸盖封闭。汽缸盖上装有进气门和排气门。通过进、排气门的开闭实现向汽缸内充气和向汽缸外排气。进、排气门的开闭由凸轮轴驱动。凸轮轴由曲轴通过齿形带或齿轮驱动。
在气缸体的下部有主轴承座，用于安装曲轴飞轮组。气缸体的侧面设有挺杆室，用于安装气门传动机件。气缸体的上平面安装气缸盖，下平面安装机油盘，前端面安装正时齿轮盖，均加有衬垫并用螺栓紧固密封。气缸体的后端面安装飞轮壳。
气缸垫俗称气缸床，安装在气缸盖与气缸体之间，其作用是密封气缸体与气缸盖的结合平面，以防止漏气、漏冷却液及漏油。气缸垫多采用石棉板材料制成，有些用石棉板两面包铜皮或铁皮制成，有些用中间钢片两面贴适合应性好的乳胶石棉板制成。燃烧室孔采用双层或单层金属包边，以防燃烧气体冲坏石棉层。