谁发明了柴油内燃机？
柴油工作时，吸入柴油机气缸的空气由于活塞的运动而被压缩到更高的程度，达到500 ~ 700℃的高温。然后燃油以雾状喷入高温空气中，与空气混合形成可燃混合物，自动点燃燃烧。燃烧释放的能量作用于活塞顶面，推动活塞，通过连杆和曲轴转化为旋转的机械功。
法国出生的德国工程师Diesel于1897年成功研制出实用的四冲程柴油机。人们关注它是因为它明显地提高了热效率。起初，柴油机使用空气喷射燃料，附件庞大笨重，仅用于固定作业。20世纪初用于船舶，1905年制造出第一台二冲程船用柴油机。
1922年，德国博世发明了机械喷射装置，逐渐取代了空气喷射。20世纪20年代末，高速柴油机出现，并开始在汽车上使用。20世纪50年代，一些结构和性能更加完善的新系列和通用柴油机被开发出来，柴油机进入专业化批量生产阶段。特别是采用废气涡轮增压技术后，柴油机成为现代动力机械最重要的组成部分。
柴油机按不同的特性可分为:按转速可分为高速、中速和低速柴油机；按燃烧室类型可分为直喷式柴油机、涡流室式柴油机和预燃室式柴油机。按气缸进气方式分为增压和非增压柴油机；根据气体压力的作用方式，可分为单作用、双作用和对置活塞式柴油机。按用途分为船用柴油机和机车柴油机。
柴油燃料主要是柴油，高速柴油机通常使用轻柴油；中低速柴油机用轻柴油或重柴油。柴油发动机利用喷油泵和喷油器将燃油以高压喷入气缸，喷出的燃油雾化后与空气混合燃烧。因此，柴油机可以使用挥发性差的重质或劣质燃料，如原油、渣油等。
燃烧原油和渣油时，除了滤除杂质和水分外，还应对供油系统进行预热和保温，以降低粘度，便于输送和注入。如果使用合适的燃烧室，柴油发动机也可以燃烧轻燃料，如乙醇、汽油和甲醇。为了改善轻质燃料的点火性，可以加入添加剂来增加十六烷值或与柴油混合。一些气体燃料，如天然气、液化石油气、沼气、发生炉煤气等也可作为柴油燃料，但此时通常以气体燃料为主，少量柴油用于点火。这种发动机被称为双燃料内燃机。
柴油机的燃烧过程一般分为四个阶段:点火延迟期、快速燃烧期、缓慢燃烧期和后燃期。
点火延迟期是指从喷油到点火的一系列物理化学准备过程，包括喷雾、加热蒸发、扩散、混合和初始氧化。它是燃烧过程的一个重要参数，直接影响燃烧放热过程的特性。
点火延迟期喷入燃烧室的燃油在快速燃烧期几乎同时燃烧，所以放热率很高，压力上升特别快。
燃料在慢燃阶段的燃烧取决于混合速度。因此，加强燃烧室内的空气扰动，加速空气与燃油的混合，对保证燃油在上止点附近快速、完全燃烧起着重要作用。
柴油机的混合燃烧时间很短，使得部分燃油在上止点附近不能及时燃烧，膨胀冲程后期释放的热量不能充分利用，所以在燃烧后期要尽量避免燃油燃烧。
燃烧室的质量对柴油机的性能起着决定性的作用，因此它是柴油机设计的关键。根据组织燃烧过程的特点和结构，燃烧室分为四种类型:开式、半开式、预燃室和涡流室。前两种属于直喷式燃烧室；后两类属于分离式燃烧室。
低速柴油机和部分中高速柴油机主要采用无涡流的开式燃烧室。燃烧室由气缸盖的底面和活塞的顶面形成，具有一定的整体空间。多孔喷油器(6 ~ 10孔)能很好地雾化燃油，使燃油均匀分布在燃烧室空间。因此，开式燃烧室的燃烧是典型的空间燃烧过程，要求燃烧室与油束的形状和分布相匹配。其优点是燃油消耗率低，启动容易；缺点是对燃油雾化要求高，难以适应变速工作。
小型高速柴油机多采用带涡流的半开式燃烧室。这种燃烧室分为多种类型，主要包括油膜燃烧室和复合燃烧室。
油膜燃烧室是德国默勒在1956年发明的。燃烧室位于活塞顶，呈球形。燃油喷在燃烧室壁上，大部分燃油在强涡流的作用下喷在燃烧室壁上，形成一层很薄的油膜。少量燃油雾化分布在燃烧室空间，先着火，再点燃从壁面蒸发的燃油。这种燃烧室可以使工作过程柔和，燃烧完全，声音轻，无烟，可以使用轻质燃料；缺点是低温启动困难。
复合燃烧室是我国史于1964年发明的。燃烧室在活塞顶部呈深盆状，口部略缩。进气涡流由特殊形状的进气道形成，采用单孔针式喷油器。喷油器的轴线基本平行于燃烧室的壁面，燃油喷向燃烧室的外围空间。在涡流的作用下，粗大的油粒散落在燃烧室壁上形成油膜，细小的油粒在空间与空气混合。转速高时，燃烧室涡流速度高，壁面油膜燃料增加，具有油膜燃烧的特点。但在低速和起动时，涡流速度较低，空间混合的燃油量增加，具有空间燃烧的特点，可以改善冷起动性能。
复合燃烧室将油膜蒸发混合燃烧和空间混合燃烧合理地结合起来，兼有两者的优点，故又称为复合燃烧系统。其工作过程柔和，可以燃烧多种燃料，对燃油喷射系统要求低，容易启动。缺点是低负荷排气中未燃碳氢化合物含量高。
预燃室由预燃室和主燃烧室组成。预燃室位于气缸盖内，占压缩容积的25 ~ 40%，有一个或几个通孔与主燃烧室相通。燃料喷入预燃室，点火后部分燃料燃烧，未燃烧的混合气高速喷入主燃烧室，与空气进一步混合燃烧。这种燃烧室适用于中小功率柴油机。
涡流燃烧室由涡流室和主燃烧室组成。涡流室位于气缸盖上，呈球形或倒钟形，占总压缩容积的50 ~ 80%，有一条切向通道与主燃烧室相通。在压缩冲程期间，被压入涡流室的空气产生强烈的涡流运动，这促进了喷入其中的燃料与空气混合。着火后，混合气流入主燃烧室形成二次流，进一步与主燃烧室的空气混合燃烧。
涡流室燃烧室和预燃室燃烧室均采用针式喷油器，喷油压力低，工作可靠；由于涡流室内的涡流随着转速的提高而加强，在柴油机高速时，柴油和空气仍能很好地混合。
涡流室柴油机转速可达4000转/分以上，工作过程柔和，排气中有害成分少。但热损失和气流损失较大，后燃严重，燃料消耗率高；冷车启动困难，往往需要安装预热塞。
柴油机具有热效率高的显著优点，其应用范围越来越广。随着强化程度的提高，柴油机的单位功率重量也显著降低。为了节约能源，各国都在注意改善燃烧过程，研究燃用低质燃料和非石油产品。此外，降低摩擦损失、广泛使用废气涡轮增压和提高涡轮增压程度、进一步轻量化、提速、降低油耗、噪音和污染都是柴油机的重要发展方向。