柴油机是一种利用柴油燃料在高压下自燃来驱动机械运转的内燃机。其工作原理基于热力学循环，主要分为四个关键步骤：进气、压缩、燃烧（做功）和排气。

首先，在进气行程中，活塞从上止点向下止点移动，气缸内的空间增大，外部空气被吸入气缸。为了提高效率，现代柴油机通常配备涡轮增压器，以增加进入气缸的空气质量，从而提升输出功率。

接下来是压缩行程。活塞向上移动，将空气压缩至极高的压力和温度。由于空气被高度压缩，其温度可以达到柴油自燃所需的水平。这一过程为后续的燃油喷射提供了必要的条件。

当活塞接近上止点时，喷油嘴向气缸内喷入雾化的柴油。柴油与高温高压的空气混合后迅速自燃，释放出大量的热能。燃烧产生的气体急剧膨胀，推动活塞向下运动，完成做功行程。这一过程是柴油机能量转换的核心环节，也是动力输出的主要来源。

最后是排气行程。活塞再次向上移动，将燃烧后的废气排出气缸。经过优化的排气系统能够有效降低排放污染，并回收部分能量。

柴油机以其高效率、长寿命和可靠性广泛应用于交通运输、农业机械及发电等领域。通过不断的技术革新，柴油机正朝着更清洁、更智能的方向发展，为现代社会提供持续的动力支持。