柴油机根据活塞的运动方式可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。旋转活塞式柴油机存在很多问题，目前尚未普遍。柴油发电机组、汽车和工程机械多以往复活塞式柴油机为动力。

往复活塞式柴油机分类方法如下：

按一个工作循环的行程数分类：有四冲程和二冲程两种。发电柴油机多为四冲程。

按冷却方式分类：有水冷式和风冷式两种。发电用柴油机多为水冷式。

按进气方式分类：有非增压（自然吸气）式和增压式两种。

按气缸数目分类：有单缸、双缸和多缸柴油机。

按气缸排列分类：有直列式、V形、卧式和对置式等。

按柴油机转速或活塞平均速度分类：有高速（标定转速高于1000r/min或活塞平均速度高于9m/s）、中速（标定转速为（600-1000r/mm或活塞平均速度为6~9m/s）和低速（标定转速低于600r/min或活塞平均速度低于6m/s）柴油机。

按用途分类：有发电用、汽车用、工程机械用、拖拉机用、铁路机车用、船舶用、农用、坦克用和摩托车用等柴油机。

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