1.进气行程

进入汽缸的工质是纯空气。由于柴油机进气系统阻力较小，进气终点压力pa=(0.85~0.95)p0，比汽油机高。进气终点温度Ta=300~340K，比汽油机低。

2.压缩行程

由干压缩的工质是纯空气，因此柴油机的压缩比比汽油机高(一般为s=16~22)。压缩终点的压力为3000~5000kPa，压缩终点的温度为750~1000K，大大超过柴油的自燃温度(约520K)。

3.做功行程

当压缩行程接近终了时，在高压油泵作用下，将柴油以10MPa左右的高压通过喷油器喷入汽缸燃烧室中，在很短的时间内与空气混合后立即自行发火燃烧。汽缸内气体的压力急速上升，最高达5000~9000kPa，最高温度达1800~2000K。由干柴油机是靠压缩自行着火燃烧，故称柴油机为压燃式发动机。

4.排气行程

柴油机的排气与汽油机基本相同，只是排气温度比汽油机低。一般Tr=700~900K。对于单缸发动机来说，其转速不均匀，发动机工作不平稳，振动大。这是因为四个行程中只有一个行程是做功的，其他三个行程是消耗动力为做功做准备的行程。为了解决这个问题，飞轮必须具有足够大的转动惯量，这样又会导致整个发动机质量和尺寸增加，采用多缸发动机可以弥补上述不足。