1 柴油机的工作原理
柴油机的工作原理与汽油机的工作原理基本相同，也有四个冲程，通过活塞往复运动做功。主要不同之处在于可燃混合气的形成方法和着火方式，表10-6 所示为柴油机和汽油机的不同点。柴油机没有化油器，进气冲程中只有空气通过进气门进入缸体。由于柴油机的压缩比高于汽油机，因此得到的高压气体温度较高。
在压缩冲程即将结束时，燃油通过喷油嘴直接喷入缸体，高压空气与喷入的燃料混合，使燃料在高温高压的状态下自燃，这一过程需要较高的压力。燃料喷射速度和燃料与空气的混合速度共同决定了燃料的燃烧速度。为了避免一次进入燃料过多，导致缸体中压力过高，可以在做功冲程持续喷入燃料。
汽油机通过节气阀的位置改变发动机做功情况，怠速状态下，节气阀关闭，仅有少量的空气进入缸体；输出功较大时，通过节气阀进入较多的空气。而柴油机在不同的做功情况下，进入的空气量是不变的，它通过控制燃料喷射量来决定发动机的速度和输出功。
柴油机中，燃料被喷入燃烧室后，不能与空气完全混合，缸体的中心燃烧状态是富燃的，燃烧的区域不能到达缸壁。当柴油机满负荷运行时，燃烧室中的富燃区域较大，而且燃料过剩量大，就会产生大量的黑烟。
柴油发动机根据构造不同分为直喷式和预混式两种。直喷式柴油机的中央喷油嘴将燃油直接喷入燃烧室中，燃烧室中空气和燃油的混合不充分，存在富燃区和贫燃区。预混式柴油机即间喷式柴油机，燃油不是直接喷入主缸，而是在主缸前增加了一个预混缸，燃油首先在这里燃烧，燃烧的气体通过连接孔，进入主缸。这种工作方式，增加了气体混合物的紊流，使燃油和空气的混合更加充分，不存在过度富燃的区域，降低了黑烟颗粒物的形成，大多数轻型柴油机采用预混式。但是气体膨胀通过连接孔进入气缸的过程中，会损失一部分能量，降低了发动机的效率。
2柴油机排放污染物的形成
柴油机排气的有害成分主要有CO、HC、NOx、硫化物以及颗粒物（或称微粒物）、臭味等。由于柴油机使用的混合气的平均空燃比较理论空燃比大，故其CO及HC排放明显低于汽油机，柴油机NO的排放几乎与汽油机相当，而颗粒物及令人讨厌的气体的排量远高于汽油机，试验证明柴油机颗粒物的排放可达汽油机的数10 倍。柴油机的排放特性与燃烧室的形式等有很大关系，特别是直喷式与间接喷射式柴油机的排放有较大的不同。涡流燃烧室柴油机的NO、CO、HC和烟度普遍低于直喷式柴油机，特别是NOx排放浓度一般比直喷式柴油机的低1／3～1／2。
结构相同而燃烧室形式不同的直喷燃烧室及涡流燃烧室柴油机上试验结果表明，直喷柴油机的NO、CO、HC及烟度都比涡流室的高，特别是高负荷时的NO、CO、烟度及低负荷时CO 及HC，差别非常明显。但是，涡流室柴油机的燃油消耗率比直喷柴油机的高。
