油機在進氣沖程吸的是純空氣。在壓縮沖程末期，柴油的油壓由噴油泵提高到10MPa以上，由噴油器噴入氣缸，在短時間內與壓縮的高溫空氣混合，形成可燃混合物。由於柴油機壓縮比高(壹般為16-22)，壓縮結束時缸內氣壓可達3.5-4.5MPa，溫度可達750-1000K(而汽油機此時混合氣壓力會為0.6-1.2MPa，溫度會達到600-700K)。所以柴油噴入氣缸後，短時間內與空氣混合後會立即自燃燃燒。缸內氣壓迅速上升到6-9MPa，溫度也上升到2000-2500K K，在高壓氣體的帶動下，活塞向下運動，帶動曲軸旋轉做功，廢氣也通過排氣管排入大氣。