壓縮沖程時，進、排氣門同時關閉。活塞從下止點向上止點運動，曲軸轉動180°。活塞上移時，工作容積逐漸縮小，缸內混合氣受壓縮后壓力和溫度不斷升高，到達壓縮終點時，其壓力pc可達800～2 000kPa，溫度達600～750K。
四沖程柴油機工作原理汽油機一樣，每個工作循環也是由進氣沖程、壓縮沖程、做功沖程和排氣沖程組成。由于柴油與汽油相比，自燃溫度低、黏度大不易蒸發，因而柴油機采用壓縮終點壓燃著火（壓燃式點火），而汽油機是火花塞點燃。
在氣缸體的下部有主軸承座，用于安裝曲軸飛輪組。氣缸體的側面設有挺桿室，用于安裝氣門傳動機件。氣缸體的上平面安裝氣缸蓋，下平面安裝機油盤，前端面安裝正時齒輪蓋，均加有襯墊并用螺栓緊固密封。氣缸體的后端面安裝飛輪殼。
凸輪軸用于控制氣門開閉，并驅動汽油泵、機油泵和分電器等機件工作。凸輪軸上制有進氣凸輪、排氣凸輪、軸頸、驅動機油泵及分電器的齒輪、推動汽油泵搖臂的偏心輪等，進氣和排氣凸輪是凸輪軸的重要組成部分，它們在凸輪軸上的排列順序由進、排氣道的布置來決定。