以柴油作燃料的内燃机。柴油喷入气缸后，依靠缸内压缩空气产生高温而自燃，又称压燃式内燃机，其热力循环接近定容加热和定压加热的混合循环，即狄塞尔循环。

自20世纪20年代初柴油机采用准确计量的波许型机械喷油泵代替了以往采用的压缩空气喷射，为近代柴油机的发展奠定了基础，并开始在农业拖拉机上装用。几年后，二冲程高速柴油机在美国获得发展。此后，世界柴油机制造技术和燃烧过程的进步以及增压技术的应用，显著地提高了柴油机的各种性能，技术上日臻完善。

柴油机的特点是经济性好，热效率高，节省燃料；柴油不易挥发，价廉，使用安全可靠；起动后，能在较短时间内进入全载运转；功率范围宽，工作特性良好；工作可靠性和耐久性好，使用寿命长。因此，7千瓦以上的农用内燃机，都以柴油机为主，特别是农用拖拉机的发动机，几乎全部采用柴油机。但柴油机对供油系统和燃料要求高。

农用柴油机一般是缸径为65～150毫米，转速为1000～3600转/分，功率为2～500千瓦的高速柴油机，不同功率等级农用柴油机在结构上各有特点。①小型单缸柴油机：功率2～12千瓦，多采用卧式蒸发水冷式，也有立式水冷、风冷式，结构简单，维修方便。②小型多缸柴油机：功率12～20千瓦，已从过去的单、双缸柴油机转向小缸径多缸机，多与工业用柴油机通用。③中型柴油机：功率20～80千瓦，由3、4、6缸直列柴油机组成系列。有采用增压技术的，大部分机型是大量生产的车用柴油机的变型。④大型柴油机：功率80千瓦以上以6缸直列和V型8缸为主，多采用增压及中冷技术（在中、高增压柴油机中，为降低进气温度，增加空气密度，增压后空气在中间冷却器中冷却后再进入气缸），通常与重型载重汽车或大型工程机械的柴油机通用。

农用柴油机应能承受重载工作并有短期超载能力。农忙季节，农田排灌经常日夜连续工作，因此功率应按12小时标定。拖拉机耕作时常要克服短期额外阻力，为此柴油机应有良好的扭矩特性，要有15%的扭矩储备以克服短期超载。田间作业风沙尘土较多，为防止早期磨损，应备有高效的空气、机油和柴油滤清器。为保证拖拉机耕作质量，应装有全程式调速器，使其作业时不因阻力变化而改变作业速度，调速率应在8%左右。要求使用可靠，便于维修。

柴油机对燃料的着火性有一定要求，评定着火性的指标是十六烷值，一般应不低于45。轻柴油的牌号按其凝固点划分，要求柴油的凝点低于使用时的气温。此外，柴油清洁度直接影响柴油机喷油泵、喷油器精密零件的使用寿命，因此，柴油在使用前应经沉淀和净化处理（见农机燃油）。

从发展趋势看，传统的四冲程柴油机将继续保持主导地位。今后为进一步提高柴油机的动力性、经济性和可靠性，严格限制废气污染和噪声，应继续加强以下几个方面的技术应用和研究工作：①强化进气过程，以增压作为进一步提高功率的主要手段，同时有助于降低噪声和改进柴油机的经济性。风冷柴油机采用增压技术，使各项指标接近或达到同类水冷柴油机的水平。②用直接喷射式燃烧室取代非直接喷射式燃烧室，以求得经济性的改善，但关键在于对供油系统的改进与创新。③在基本不影响柴油机转速增长的情况下，最大限度降低其磨损、振动和噪声。④进一步采用新技术、新工艺和新材料以保证产品质量。⑤继续研制代用燃料、绝热或低热损失的柴油机以及电子喷射等。⑥进一步提高零部件的通用化、标准化和系列化程度。