柴油發動機所使用的燃料為柴油。清潔的柴油經燃油噴射泵和噴油器呈霧狀噴入氣缸，在氣缸內油霧和600°C高溫壓縮空氣均勻混合，燃燒、爆發產生動力。這種發動機又稱為壓燃式發動機。目前國內生產和銷售的燃油型液壓挖掘機使用的原動機均為柴油發動機。
汽油發動機構造複雜故障率大，運行保養費用昂貴，且同等體積下的汽油發動機輸出 功率小，輸出扭矩也小，因此汽油發動機無法作為挖掘機的原動力機。
近幾年由於尾氣環保排放標準得提高，市場出現了以壓縮天然氣為燃料的發動機。 柴油發動機、汽油發動機、天然氣發動的特性差異。
柴油發動機的工作原理（直噴型為例）
柴油發動機按每一循環所需活塞行程分類，可分為四衝程發動機和二衝程發動機。挖掘機採用四衝程柴油發動機，曲軸旋轉兩圈，活塞往復運動四次，完成吸氣、壓縮、做 功、排氣一個工作循環，即曲軸每轉兩圈做功1次。
吸氣衝程：活塞從上止點向下止點移動，這時在配氣機構的作用下進氣門打開， 排氣門關閉。由於活塞的下移，氣缸內容積增大，壓力降低，新鮮空氣經過濾器、進氣管不斷吸入氣缸。
壓縮衝程：活塞從下止點向上止點運動，這時進、排氣門關閉。氣缸內容積不斷 減少，氣體被壓縮，其溫度和壓力不斷提高。
做功衝程：在壓縮衝程即將終了時，噴油器將柴油以細小的油霧噴入氣缸，在高 溫、高壓和高速氣流作用下很快蒸發，與空氣混合，形成混合氣。混合氣在高溫下自動著火燃燒，放出大量熱量，使氣缸中氣體溫度和壓力急劇上升。高壓氣體膨脹推動活塞由上止點向下止點移動，從而使曲軸旋轉對外做功。
排氣衝程：做功衝程結束後，排氣門打開，進氣門關閉。活塞在曲軸的帶動下由下止點向上止點運動，燃燒後的廢氣便依靠壓力差和活塞的排擠，迅速從排氣門排出。
活塞經過上述四個連續衝程後，便完成一個工作循環。當活塞再次由上止點向下止點 運動時，又開始下一個工作循環。這樣周而復始地繼續下去。
柴油發動機的構造（直噴型為例）
柴油發動機是一種較為複雜的機械，包含許多機構和系統。就總體構造而言，由氣缸體、曲軸箱組、曲柄連杆機構、配氣機構、進排氣系統、潤滑系統、燃油系統、冷卻系統和電氣裝置等組成。
（1）氣缸體、曲軸箱組和曲柄連杆機構
氣缸體、曲軸箱組主要包括氣缸蓋、氣缸體、曲軸箱等；它是發動機各機構、各系統 的裝配基體；其本身的許多部件又分別是曲柄連杆機構、配氣機構、燃油供給系統、冷卻系統和潤滑系統的組成部分。
曲柄連杆機構是發動機傳遞運動和動力的機構，通過它把活塞的往復運動轉變為曲軸的旋轉運動而輸出動力。曲柄連杆機構主要由活塞、活塞環、活塞銷、連杆、曲軸、飛輪等組成。
氣缸蓋與氣缸套、活塞等共同構成了密閉的燃燒室，燃燒室上安裝有噴油嘴、配氣機構。活塞頂部承受爆炸壓力，並由此產生往復運動。活塞通過活塞銷與連杆連接，連杆和曲軸相連接,曲軸通過連杆機構將活塞的往復運動變成旋轉運動。
（2）配氣機構和進排氣系統
配氣機構的作用是使新鮮空氣或混合氣按一定的要求在一定的時刻進入氣缸，並使燃 燒後的廢氣及時排出氣缸，保證發動機換氣過程順利進行。配氣機構主要由進氣門、排氣門、進排氣管和控制進排氣門的傳遞機構（氣門挺柱、氣門推桿、凸輪軸、正時齒輪等）組成。
1）空氣濾清器
空氣濾清器的作用是清除空氣中的灰塵和雜質，將清潔的空氣送入氣缸，以減少發動機氣缸內高速運動零件的磨損。
2）增壓器
（3）潤滑系統
潤滑系統的主要作用是將潤滑油不間斷地送入發動機的各個摩擦表面（如軸承、活塞 環、氣缸壁等），以減少運動件之間的摩擦阻力和零件的磨損，並帶走摩擦時產生的熱量 和金屬磨屑。主要由機油濾清器、機油道、機油泵和機油散熱器組成。
機油濾清器的作用是過濾機油中的灰塵等雜質。
發動機機油具有如下作用:
1）潤滑作用。
2）冷卻作用。
3）密封作用。
4）清理作用。
5）防鏽作用。
所以機油有各種規格，使用機油時要選用機器操作說明書指定的機油規格。
燃油系統
燃油系統的作用是將一定量的柴油，在一定時間內以一定的壓力噴入燃燒室與空氣混合，以便燃燒做功，它主要由柴油箱、輸油泵、柴油濾清器、燃油噴射泵、噴油器和調速器等組成。
輸油泵將從柴油箱吸上來的燃油，經過柴油濾清器送入燃油噴射泵，通過柱塞，產生很高的壓力，再經噴射管、噴油器將燃油呈霧狀噴入燃燒室。
1）噴油器
噴油器的作用是將燃油霧化成細微的油滴，並將其噴射到燃燒室特定的位置。
2）柴油濾清器
柴油濾清器的作用是去除柴油中的雜質和水分，提高柴油的清潔度。
冷卻系統
冷卻系統的主要作用是將發動機受熱零件，如氣缸蓋、氣缸、氣門等發出的熱量散發到大氣中，保證發動機的正常工作溫度。根據冷卻介質不同，分為水冷和風冷兩種形式。水冷系統主要有水泵、風扇、散熱器、節溫器和冷卻水道等組成。
水冷系統的冷卻強度通常可以通過散熱器的冷卻液流量來調節，即低溫時節溫器關閉，小循環通路打開;當溫度升高到一定程度，節溫器打開，這時來自氣缸蓋出水口的冷卻液全部進入散 熱器中進行冷卻，此為大循環。
節溫器開啟溫度：例：日立ZX200開啟溫度：82°C全開溫度：95°C。
冷卻液包括冷卻水、防鏽劑和防凍劑，冷卻水應選用雜質少的軟水（例如：純淨水）。為防止散熱器和發動機生鏽，冷卻水裡應加入防鏽劑。根據不用季節及機器作業上氣候條件和現場工況溫度的高低，可以調整防凍劑的比例以達到設備運行條件。
電氣系統
傳統的常規發動機的電氣系統包括發動機的起動裝置、充電電路等。
1）起動裝置
起動裝置：用來起動發動機，它主要包括起動電機及傳遞機構和便於起動的輔助裝置。
起動電機（起動馬達）：發動機起動時，使用起動馬達帶動飛輪旋轉，驅動曲軸轉動。
2）充電電路
充電電路：蓄電池在使用過程中要消耗電能，因此需要不斷補充和儲蓄電能。實現儲蓄電能的工作電路叫充電電路。充電電路包括發電機和調節器等。
發電機（交流發電機）：發電機的作用是在挖掘機工作中向用電設備供電和向蓄電池充電，它一般由風扇皮帶進行驅動。發動機起動後發電機投入工作，其端電壓隨發動機轉速的升高而逐漸增大，當端電壓高於蓄電池的電壓時，則由發電機向用電設備供電，同時向蓄電池充電，補充蓄電池消耗的電能。
調節器：調節器的作用是當發動機轉速升高時，保證發動機供給的電壓穩定在一定範圍內。
發動機的使用
1）起動前的檢查
①發動機機油的油量。
②冷卻水的水量。
③燃油量及油水分離器、燃油箱的放水。
2）起動時的注意事項
①確認周圍的安全狀況。
②操縱杆空檔或者確認制動器。
③鳴笛，告之起動。
④預熱約20秒（寒冷地區）。
⑤起動機的一次使用宜在10秒以內；待30秒以上，再起動。
3）5分鐘預熱運轉時
① 液壓、氣壓等各儀表的指示值是否在正常範圍內。
②是否漏水、漏油。
③排氣顏色是否正常。
④發動機運轉是否正常。
4）運轉中
①機油壓力是否正
②冷卻水溫是否正常。
③充電狀態是否正常。
④是否有異常聲音。
5）停電時
停電前，發動機空載慢速運轉5分鐘。
6）工作結束時
①關閉主開關，取下鑰匙
②補充燃油