曲柄连杆机构是柴油机实现工作循环、完成能量转换的关键机构。柴油机运行时，曲柄连杆机构把做功行程中活塞的往复运动经过连杆转变成曲轴的旋转运动，对外输出动力。而在其他三个行程（即进气、压缩、排气）中又把曲轴的旋转运动转变成活塞的往复直线运动，以完成辅助循环。总的来说，曲柄连杆机构是柴油机借以产生并传递动力的机构。通过它把燃油燃烧后发出的热能转变为机械能。

曲柄连杆机构由机体组、活塞连杆组和曲轴飞轮组组成。

   （1）曲轴。曲轴的功用是将由活塞连杆组传来的燃气压力转变为转矩，以旋转的形式输出，并带动柴油机的其他运动机构。曲轴受到燃气压力和往复、旋转运动的质量惯性力及其力矩的作用，受力情况复杂。因此，对曲轴的强度、刚度、硬度、韧性和制造精度都有较高的要求。

   （2）气缸体。机体为气缸体、气缸水套和曲轴箱形成一体的部件，但也有些机型的机体与曲轴箱分为两个部件，以紧固件相连接。机体是柴油机用以安装各主要零部件的基体，以保证运动零件的正常运转。

   （3）气缸套。气缸内壁与活塞顶部、气缸盖底面共同构成燃烧工作容积，因而承受燃烧气体的高温与压力。气缸内壁对活塞的往复运动起导向作用，同时也受到两者间相对高速的运动产生的摩擦，因而对材质有较高的要求。

   （4）活塞。活塞是柴油机的重要配件，属于容易磨损的零件。活塞在高温（2000 ℃左右）、高压（13.0MPa左右）燃烧气体的作用下，在气缸内进行往复直线运动。它的顶面承受燃气压力；环带部用以装置活塞环（气环和油环）；销座部用以装配活塞销，将燃气压力传递给连杆；裙部在活塞往复直线运动中起导向作用，并承受侧压力。

   （5）气缸盖。它位于气缸的上部，密封气缸并形成燃烧室顶面，承受高的燃气压力和温度，并经过它传出部分燃烧产生的热量。气缸盖内布置有进气和排气的通道、进气门、排气门及气门导管。水冷柴油机气缸盖内布置有冷却水道，风冷柴油机气缸盖上布置有散热片。有些柴油机的气缸盖上还布置有燃烧至及安装喷油器的孔位。

   （6）活塞环。活塞环基本外形为一矩形断面的开口圆环。活塞环和活塞一起密封燃烧室，将活塞的热量传导到气缸套，使气缸壁面的润滑油分布均匀并防止窜泄，另外活塞环还对活塞起支承作用，使其在往复运动中稳定、平顺。按作用的不同，活塞环分为气环和油环两大类。

    （7）连杆。连杆用以连接活塞和曲轴，并将活塞的往复运动变成曲轴的旋转运动。其结构可分为小头、大头和杆身三个部分。

    （8）飞轮。在柴油机的工作循环中，只有一个行程做功，飞轮的功用就是把传到曲轴上的一部分能量储存起来，用以克服进气、压缩、排气行程中的阻力，使曲轴旋转均匀，并能克服柴油机短时间超负荷工作，飞轮还有便于起动及输出功率的作用。