工作原理编辑
柴油发动机的工作过程其实跟汽油发动机一样的，每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个冲程。[3]
柴油机在进气行程中
吸入的是纯空气。在压缩行程接近终了时，柴油经喷油泵将油压提高到10MPa以上，通过喷油器喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。由于柴油机压缩比高（一般为16-22），所以压缩终了时气缸内空气压力可达3.5-4.5MPa，同时温度高达750-1000K（而汽油机在此时的混合气压力会为0.6-1.2MPa，温度达600-700K），大大超过柴油的自燃温度。因此柴油在喷入气缸后，在很短时间内与空气混合后便立即自行发火燃烧。气缸内的气压急速上升到6-9MPa，温度也升到2000-2500K。在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转而作功，废气同样经排气管排入大气中。
普通柴油机的供油系统是由发动机凸轮轴驱动，借助于高压油泵将柴油输送到各缸燃油室。这种供油方式要随发动机转速的变化而变化，做不到各种转速下的最佳供油量。
共轨喷射式供油系统由高压油泵、公共供油管、喷油器、电控单元（ECU）和一些管道压力传感器组成，系统中的每一个喷油器通过各自的高压油管与公共供油管相连，公共供油管对喷油器起到液力蓄压作用。工作时，高压油泵以高压将燃油输送到公共供油管，高压油泵、压力传感器和ECU组成闭环工作，对公共供油管内的油压实现精确控制，彻底改变了供油压力随发动机转速变化的现象。其主要特点有以下三个方面：1．喷油正时与燃油计量完全分开，喷油压力和喷油过程由ECU适时控制；2．可依据发动机工作状况去调整各缸喷油压力，喷油始点、持续时间，从而追求喷油的最佳控制点；3．能实现很高的喷油压力，并能实现柴油的预喷射。
工作条件：柴油机工作时，内部曲柄连杆机构直接与高温高压气体接触，曲轴的旋转速度又很高，活塞往复运动的线速度相当大，同时与可燃混合气和燃烧废气接触，曲柄连杆机构还受到化学腐蚀作用，并且润滑困难。可见，曲柄连杆机构的工作条件相当恶劣，它要承受高温、高压、高速和化学腐蚀作用。
组成：曲柄连杆机构的主要零件可以分为三组，机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组。
功用：曲柄连杆机构是柴油机实现工作循环，完成能量转换的传动机构，用来传递力和改变运动方式。工作中，曲柄连杆机构在作功行程中把活塞的往复运动转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力，而在其他三个行程中，即进气、压缩、排气行程中又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动。总的来说曲柄连杆机构是发动机借以产生并传递动力的机构。通过它把燃料燃烧后发出的热能转变为机械能。
柴油机的负荷通常是指柴油机阻力矩的大小。由于平均有效压力与扭矩成正比，所以常用平均有效压力来表示负荷。柴油机的工况是由转速和负荷共同决定的。所谓负荷特性是指柴油机转速不变时，其他主要性能参数（燃油消耗率ge、耗油量Gf和排气温度tr等）随负荷而变化的关系。这时由于转速是常数，所以有效功率可以用来作度量负荷。在发动机调试过程中，经常用负荷特性作为其性能比较的标准。另外，负荷特性给出了在等速条件下，发动机的负荷与燃油消耗率的关系，因此，对负荷可以在很大范围内改变，而转速基本维持不变的固定式发动机（如发电机组用发动机）具有特殊的意义。如果从发动机上测出一系列不同转速下的负荷特性曲线，则可选择出固定式或运输式发动机的最经济工况。柴油机在运转中，充气量变化不大，主要是通过改变每循环供油量来改变混合气的浓度(即过量空气系数)，从而调节柴油机的负荷（称为质调节〉。换句话说，柴油机主要是通过改变喷油泵调节杆的位置，用增加或减少供油量的方法来改变负荷。图是柴油机按负荷特性运转时一些参数随负荷变化的一般规律。柴油机增加负荷就意味着增加每循环供油量，所以耗油量Gf随负荷的增加而增加，而过量空气系数a随负荷的增加而减小；供油量多，放热也多，使排气温度tr随负荷的增加而升高。在空负荷时，Ne=0，Pi=Pm，这时m= 0，所以ge为无穷大。随着负荷的增加，m迅速上升，而ge反而下降。当负荷增加到A点时，ge达到最小值。再继续增加负荷，由于过量空气系数a减小，混合气形成和燃烧恶化，ge反而升高。排气烟度随负荷的增加曲'增加，但在低负荷时增加缓慢，且低负荷时烟度很小，肉眼看不出，通常被认为是排气无烟。在高负荷时，烟度迅速增加.当接近最大功率时，由于a减小，混合气形成和燃烧恶化，燃烧不完全，排气烟度急剧增加（图中B点），此时燃油消耗率ge也迅速升髙。活塞和汽缸盖等机件的热负荷也迅速増大。如果再继续增加供油量，则柴油机排气大量冒黑烟，功率反而下降，因此柴油机存在一个冒烟极限。为了保证柴油机安全可靠地运行，不允许柴油机在冒烟极限下工作。
传感器
美国德尔福宣布开发出了可更准确检测出机油状态的柴油发动机机油传感器。该传感器通过检测机油的状态来确定机油更换时间，比根据行驶周期进行推算，可大幅度延长更换机油和过滤器的时间间隔。新传感器除测定原来的粘度和介电率外，还测定煤烟含量和燃料对机油的稀释度，从而能更准确地检测出机油状态。将于2009年开始面向卡车厂商量产。
由于柴油发动机引擎控制使用多个后喷射的情况增多，经由活塞环掺入机油而稀释机油的燃料量不断增加，这样很容易降低机油的润滑性和粘度。另外，煤烟通过EGR（排气再循环）混入机油的量增加，导致添加剂效果降低、机油粘度升高。由于只测定粘度，容易受这两个相反因素的影响，难以准确掌握机油的恶化程度。
燃料对机油的稀释度，可通过改进过的粘度测定系统根据对流时间进行测定。另一方面，煤烟的含有量可通过检测出的介电率变化进行推算。该传感器可测定机油温度和机油量，设想安装于机油箱底壳或引擎体上，外形设计为小尺寸。
该传感器除可用于商用卡车柴油发动机外，还可用于大型SUV和皮卡车等轻型车柴油发动机以及工业用柴油发动机等。
汽油发动机一般将汽油喷入进气管同空气混合成为可燃混合气再进入汽缸，经火花塞点火燃烧膨胀做功。人们通常称它为点燃式发动机。而柴油机一般是通过喷油泵和喷油咀将柴油直接喷入发动机气缸，和在气缸内经压缩后的空气均匀混合，在高温、高压下自燃，推动活塞做功。人们把这种发动机通常称之为压燃式发动机。
汽油机汽车具有转速高（轿车用汽油机转速可高达5000—6000转/分，货车用汽油机达4000转/分左右）质量轻、工作时噪声小、起动容易、制造和维修费用低等特点，故在轿车和中、小型货车及军用越野车上得到广泛应用。其不足之处是燃油消耗较高，因而燃油经济性较差。柴油机汽车因压缩比高，燃油消耗平均比汽油机汽车低30%左右，所以燃油经济性较好。1.7升柴油轿车比1.6升汽油轿车每百公里可节约2升油。一般货车大都采用柴油机。柴油机的弱点是转速较汽油机低（一般最高转速在2500—3000转/分左右）、质量大、制造和维修费用高（因为喷油泵和喷油器加工精度要求高）。它的应用范围正在向中、轻型货车扩展。国外柴油轿车也有很快的发展，其最高转速可达5000转/分。
柴油与汽油
通常，柴油发动机与汽油发动机相比热效率高出30%，因而从节约能源、降低燃料成本角度上讲，柴油发动机轿车的推广使用具有重大意义。柴油发动机与汽油发动机相比具有功率大，寿命长，动力性能好的特点，它排放产生的温室效应比汽油低45%，一氧化碳与碳氢排放也低，在整车的使用寿命期氮氧化合物排放略大于汽油机。柴油机的不足之处是有害颗粒物排放大，柴油发动机采用涡轮增压、中冷、直喷、尾气催化转换和颗粒捕集器等先进技术，柴油发动机汽车的排放已达到欧III、欧IV排放标准。在欧洲，柴油轿车比较普及，随着环保与节能可持续发展的严格要求，今后汽车，特别是柴油小轿车将是一个发展趋势。目前我国一汽大众已经开发出捷达、宝来柴油轿车，并已在国内部分城市上市。
汽车在一定的使用条件下，以最小的燃料消耗量完成单位运输工作的能力称为汽车的燃料经济性。汽车燃料经济性是汽车的主要使用性能之一。通常，燃料的消耗费用占到汽车运行费用的37%左右。影响汽车燃料经济性的主要因素有：从汽车本身讲，首先要提高发动机的热效率、进气效率和降低摩擦损失。其次要减少车身重量，减少空气阻力，减少车轮的滚动阻力。第三，提高传动效率，合理匹配变速比。从使用方面讲，不同等级的路面跑起来耗油不同。交通拥挤、堵塞严重的状况与畅通行驶的耗油完全不同。风、雨、气候变化对汽车的耗油量都有影响。驾驶者的技术对耗油水平也有很重要的作用。影响汽车燃料油经济性的因素十分多，其中最主要的还是汽车发动机本身。
美国与柴油机
柴油发动机不仅在CO2的排放上已经远远领先汽油发动机，而且在不久的将来燃料中的含硫量也将少于汽油发动机。一直以来，汽车尾气都被认为是引发温室效应的重要原因之一。而美国和中国则被认为是CO2排放量最大的两个国家。
据调查，2004年欧洲汽车市场上有将近一半新车使用的都是新型的绿色柴油机。而在美国路上行驶的汽车中，却只有1%使用的是柴油发动机。原因很简单，美国消费者拥有世界上最低的汽油价格。但是现在美国本土市场的汽油价格接近于历史同期的最高水平，这就使得美国消费者不得不转而去关注那些能为他们省钱的经济型轿车。
两年前，在美国的汽车市场上只有两款车使用的是柴油发动机。而今天随着汽油价格的不断上涨，已经有13款柴油车出现在美国的汽车市场，而到了2006年又将有6款新车上市。届时使用柴油发动机的汽车种类将达到近20种。
布什总统关于柴油发动机文件的签署为今后柴油车指明了前进的方向。美国的政策制定者和消费者已经发现柴油车是一个不错的选择。对于中国来说柴油车同样是一个不错的选择。在市场机制条件下，使用柴油发动机的汽车将会拥有更广阔的前景。
欧洲与柴油机
欧洲是柴油发动机技术发源地，由于柴油的众多特点，从20世纪90年代中开始，欧洲各大汽车公司大力发展柴油发动机技术，并陆续向消费者推广，超过三分之二的轿车都使用柴油发动机。奔驰、大众、宝马、雷诺、沃尔沃等欧洲名牌车都有采用柴油发动机的车型。
德国大众：TDI柴油技术，最早由意大利菲亚特研发，后
被大众获得并发展。
宝马：D技术，具有功率高，扭矩大的特点，并使用了双涡轮可变截面增压技术。
奔驰：CDI技术
标志雪铁龙：HDI技术，和德国大众同源同种，也来自与意大利菲亚特。
雷诺：DCI技术，2006年前曾因增压涡轮易坏而被质疑其可靠性，随后雷诺对其进行了改进。
菲亚特：JTD技术
欧宝：TDCI技术，相对于大众的TDI技术，
笨重、噪音大、喷黑烟，令许多人对柴油机的直观印象不佳，经过多年的研究和新技术应用，现代柴油机的现状已与往日不可同喻。现代柴油机一般采用电控喷射、共轨、涡轮增压中冷等技术，在重量、噪音、烟度方面已取得重大突破，达到了汽油机的水平。
在电控喷射方面柴油机与汽油机的主要差别是，汽油机的电控喷射系统只是控制空燃比（汽油与空气的比例），而柴油机的电控喷射系统则是通过控制喷油时间来调节负荷的大小。
柴油机电控喷射系统由传感器、ECU（控制单元）和执行机构三部分组成。其任务是对喷油系统进行电子控制，实现对喷油量以及喷油定时随运行工况的实时控制。采用转速、温度、压力等传感器，将实时检测的参数同步输入计算机，与ECU巳储存的参数值进行比较，经过处理计算按照最佳值对执行机构进行控制，驱动喷油系统，使柴油机运作状态达到最佳。
为了使负荷调节更加精确，产生了共轨技术。柴油机的涡轮增压器已作过介绍。至于增压中冷技术就是当涡轮增压器将新鲜空气压缩经中段冷却器冷却，然后经进气歧管、进气门流至汽缸燃烧室。有效的中冷技术可使增压温度下降到50℃以下，有助于减少废气的排放和提高燃油经济性。
在汽车柴油机中，高速运转使柴油喷射过程的时间只有千分之几秒，实验证明，在喷射过程中高压油管各处的压力是随时间和位置的不同而变化的。由于柴油的可压缩性和高压油管中柴油的压力波动，使实际的喷油状态与喷油泵所规定的柱塞供油规律有较大的差异。油管内的压力波动有时还会在主喷射之后，使高压油管内的压力再次上升，达到令喷油器的针阀开启的压力，将已经关闭的针阀又重新打开产生二次喷油现象，由于二次喷油不可能完全燃烧，于是增加了烟度和碳氢化合物（HC）的排放量，油耗增加。此外，每次喷射循环后高压油管内的残压都会发生变化，随之引起不稳定的喷射，尤其在低转速区域容易产生上述现象，严重时不仅喷油不均匀，而且会发生间歇性不喷射现象。为了解决柴油机这个燃油压力变化的缺陷，现代柴油机采用了一种称为“共轨”的技术。
共轨技术是指高压油泵、压力传感器和ECU组成的闭环系统中，将喷射压力的产生和喷射过程彼此完全分开的一种供油方式，由高压油泵把高压燃油输送到公共供油管，通过对公共供油管内的油压实现精确控制，使高压油管压力大小与发动机的转速无关，可以大幅度减小柴油机供油压力随发动机转速的变化，因此也就减少了传统柴油机的缺陷。ECU控制喷油器的喷油量，喷油量大小取决于燃油轨（公共供油管）压力和电磁阀开启时间的长短。
