将一种能量能够转变为机械能的机器，叫做发动机。各种的发动机按照能源的不同，可分为：风力发动机；水力发动机；热力发动机等。把燃料燃烧所产生的热能转化为机械能的发动机统称做热机，如蒸汽机、柴油机等。根据燃料进行燃烧过程中的所处的地点不同，其热机可分为外燃机和内燃机两大类。
燃料能够在发动机外部进行燃烧的热机，叫做外燃机。如蒸汽机、汽轮机等。
燃料能够直接在发动机内部进行燃烧的热机叫做内燃机。如柴油机、汽油机、天然气机等。
内燃机就是利用燃料燃烧后产生的热能然后来做功的。柴油发动机其实是一种内燃机，它是让柴油在发动机汽缸内燃烧，产生了高温高的压气体，经过活塞连杆和和曲轴机构转化为机械动力。
一、活塞式内燃机工作原理
把柱塞装在一个一端封闭的圆筒内，柱塞顶面与圆筒内壁构成一个封闭空间，如果用一个推杆将柱塞和一个轮子连接起来，则柱塞移动时，便通过推杆推动轮子旋转，从而把空气所得到的热能转化为推动轮子旋转的机械能。
内燃机的工作过程，就是按照一定的规律，不断地将燃料和空气送入气缸，并在气缸内着火燃烧，放出热能。燃气在吸收热能后产生高温高压，推动着活塞作功，将热能转化为机械能。
它是由一个独立的发动机所构成。工作时燃料和空气直接送到发动机的气缸内部进行燃烧，放出热能，形成高温、高压的燃气，推动活塞移动。然后通过曲柄连杆机构对外输出机械能。
二、内燃机的机械传动机构
在往复式内燃机中，曲柄连杆机构的作用是将活塞的往复直线运动变成曲轴的旋转运动，以实现热能和机械能的相互转变。
活塞只能沿气缸直线往复运动。曲轴是由两个中心线在一直线上的轴所构成。其中一个轴安置在机体中心孔内，称做主轴。主轴只能在机体座孔内绕本身中心线转动。另一轴通过曲柄与主轴连接在一起，称做连杆轴。它绕着主轴进行旋转。连杆为两端带有孔的一直杆，一端与活塞相连；另一端与连杆轴相连，它随着活塞移动和曲轴旋转而进行摆动。
当活塞往复运动时，通过连杆推动曲轴绕主轴中心产生旋转运动。活塞移动与曲轴转动是相互牵连在一起的。因此，活塞移动位置与曲轴转动位置是相对应的。
三、单缸四冲程柴油机工作原理
活塞连续运行四个冲程（即曲轴旋转两周）的过程中，完成一个工作循环（进气—压缩—燃烧膨胀—排气）的柴油机，叫做四冲程柴油机。
第一冲程——进气过程活塞从上死点移动到下死点。这时进气门打开，排气门关闭。
第二冲程——压缩过程活塞由下死点移动到上死点，在这期间，进、排气门全部关闭。
第三冲程——燃烧膨胀过程活塞又从上死点移动到下死点。此时，进、排气门仍然都关闭着。喷入气缸内的燃料在高温空气中着火燃烧，产生大量热能，使气缸内的温度、压力急剧升高。高温、高压气体推动活塞向下移动，通过连杆，带动曲轴转动。因为只有这一行程才实现热能转化为机械能，因此，通常把该行程叫做工作行程。
第四冲程——排气过程活塞又从下死点移动到上死点。此时，排气门打开，进气门关闭。
四、柴油机发动机的结构柴油机由机体、曲轴连杆机构、配气机构、燃油系统、润滑系统、冷却系统、启动系统等组成。
1、机体组件：包括机体（气缸—曲轴盖）、气缸套、气缸盖和油底壳等。这些零件构成了柴油机骨架，所有运动件和辅助系统都支承在它上面。
2、曲轴连杆机构：气缸内燃烧气体的压力推动曲轴连杆机构，并将活塞的直线运动变为曲轴的旋转动力。主要部件有：气缸曲轴箱、气缸盖、活塞、连杆、曲轴、飞轮等
3、配气机构：适时向气缸内提供新鲜空气，并适时的排出气缸中燃料燃烧后的废气。它由进气门、排气门、凸轮轴及其传动零件组成。
4、燃油系统：燃料供给系统是按照内燃机工作是所要求的时间，供给气缸适量的燃料。它由燃油箱、燃油滤清器、油泵、喷油器等组成。
5、润滑系统：润滑系统是向柴油机各运动机件的摩擦表面，不断提供适量的润滑油。它由机油泵、机油滤清器、机油散热器等组成。
6、冷却系统：适当冷却在高温下工作的机件，使柴油机保持正常的工作温度。它由水泵、散热器、水套、节温器、风扇等组成。
7、启动系统：以外力转动内燃机曲轴，使内燃机由静止状态转入工作状态的装置。由蓄电池、启动马达等组成。