1、喷射的方式不同。一般的汽油机（除直喷发动机）是将汽油与燃料混合后进入气缸。而柴油机是直接将柴油喷入已经充满压缩空气的气缸。
2、点火方式不同。柴油机是通过压缩自燃点火，而汽油机需要火花塞点燃混合气体。
3、压缩比不同。柴油机的压缩比一般都比汽油机的要大，因此它的膨胀比和热效率比较高，油耗比汽油机要低。
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柴油机更“有劲”，其实是指发动机的扭矩更大。如果对比同排量的汽油机和柴油机，会发现汽油机的功率更大，但是柴油机的扭矩更大。这主要是因为柴油机的压缩比大，活塞行程大，所以可以发出较大的扭矩。但是由于转速低，所以功率并不大。
柴油机最大的优势就是可以在较低的转速下发出较大的扭矩，这一点对于货车和越野车来说特别适用。所以，在大型货车、工程机械以及一些越野车上得到了广泛的应用。柴油发动机的压缩比是高于汽油车发动机的，所以其燃油转化率也是远远高于汽油机的，能获得更高的燃烧效率，所以柴油机的热效率一般高于汽油机。在现阶段，汽油机的热效率普遍在30%~40%之间，而柴油机可以达到35%~45%。
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