在进气阶段，活塞沿着气缸向下运动，形成一个负压区域。同时，进气门打开，使空气通过进气道进入气缸。进气门的开启和关闭是由凸轮轴驱动的。
接下来是压缩阶段，进气门关闭后，活塞开始向上运动，将空气压缩到气缸的顶部。这个过程中，压缩比增加，使空气变得更加稠密，为后续的燃烧提供条件。
在燃烧阶段，柴油喷射器将燃油以高压喷射到预燃室中。预燃室中的空气经过压缩后，温度升高，满足燃油的点火条件，从而引发燃烧。燃烧过程中，燃油释放出的能量转化为活塞的机械能。
最后是排气阶段，排气门在活塞运动到顶点时打开，废气通过排气道排出气缸。同时，活塞向下运动，将气缸内剩余的废气排出。
这种单缸四行程的工作过程具有高效率和稳定性的特点。由于柴油机采用压燃燃烧方式，其能量利用率较高，燃油消耗相对较少。此外，柴油机的燃烧过程相对较长，使得燃烧更加充分，从而提高了功率输出和经济性。