當活塞從下向上移動時，氣缸的進氣和排氣閥關閉。在活塞向上擠壓的情況下，氣體體積被迅速壓縮，導致氣缸內的溫度迅速上升，完成壓縮行程。當活塞到達頂部時，濾油器裝置過濾的燃油通過高壓噴油器噴射，與高溫高壓空氣混合，劇烈燃燒。此時，氣體體積迅速膨脹，推動活塞向下工作。
每個氣缸按一定順序工作。作用在活塞上的推力通過連桿轉化為推動曲軸旋轉的力，從而驅動曲軸旋轉并完成工作行程。工作行程完成后，活塞從下向上移動，氣缸排氣閥打開排氣，完成排氣行程。每個行程曲軸旋轉半圈。經過幾個工作周期后，柴油機在飛輪的慣性下逐漸加速旋轉。
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