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[!--downpath--]燃油的引燃方式不同
汽油機是靠火花塞把進入氣缸的油點燃的，而柴油機則是靠活塞壓縮空氣產生的高溫使柴油自行燃燒的。因為汽油的自燃溫度更高，所以想讓汽油實現壓燃并不現實，只能借助火花塞產生的高溫強制把汽油點燃。而柴油自燃溫度相對低一些，只要壓縮比足夠大，活塞壓縮空氣產生的溫度就足夠讓柴油自己著火燃燒了。
因此柴油機壓縮比普遍更大，這樣在壓縮沖程末端才能產生足夠高的溫度。由于壓縮比越高熱效率就越高，所以柴油機的熱效率普遍比汽油機更高。
燃燒方式不同
不管是柴油還是汽油，想要燃燒必須讓油液先蒸發成燃油蒸汽，燃油蒸汽再與空氣混合才能形成可燃混合氣。
由于汽油蒸發性很強，所以汽油機都是在火花塞點火之前就把汽油與空氣充分混合好了，比如常見的汽油機都是在進氣沖程噴油，這樣汽油在進氣沖程、壓縮沖程有足夠的時間去蒸發、混合，形成均勻的可燃混合氣。等到壓縮沖程接近結束時火花塞產生電弧，將混合氣引燃，發動機就可以對外做功了。由于汽油蒸發性很強，而且汽油進入氣缸后有充分的時間與空氣混合，所以汽油機的噴油壓力不需要太高。
而柴油機在進氣沖程、壓縮沖程是不噴油的，只有在壓縮沖程末端，氣缸內溫度劇烈上升的時候噴油嘴才開始噴油。由于柴油粘度高，所以噴油壓力非常大，柴油被噴成非常小的霧狀液滴，這些液滴遇到氣缸里的高溫后快速蒸發并且與空氣混合，然后自行燃燒。所以柴油機是在壓縮沖程末端開始噴油，一邊噴一邊燃燒。
上圖是汽油在氣缸內燃燒的過程，在火花塞點火之前汽油已經充分蒸發并且與空氣混合形成了可燃混合氣體，火花塞點火以后電弧的熱量將附近混合氣引燃，由于其他混合氣都已經充分混合，濃度適宜，因此這個小火苗可以迅速引燃其他混合氣，燃燒速度非常快。
這個是柴油在氣缸內燃燒的圖像，由于柴油是在壓縮沖程末端一次性全部噴入氣缸的，一邊噴一邊混合燃燒，所以容易出現混合不均勻的情況，從圖中也能看出來火焰周圍存在一定的黑煙，這就是燃燒不充分。
動力控制方式不同
汽油機是通過控制進氣量間接控制噴油量的，在進氣管路上有一個叫做節氣門的零件，它由油門踏板控制，節氣門就像一個閥門，控制著進入氣缸空氣的多少。油門踏板踩得越深節氣門開度就越大，進入發動機的空氣就越多。然后發動機控制電腦再根據氣缸進氣量計算噴油量，以此控制發動機動力輸出的大小。
而柴油機就簡單多了，直接靠噴油量來控制動力大小。柴油機沒有節氣門，氣缸里永遠可以獲得最大進氣量，然后通過控制噴油量調節動力大小。油門踩輕了噴油量少，動力就小。油門踩重了噴油量就提升，動力就更強。
汽油機工作的時候節氣門會對進氣產生一定的阻礙作用，所以活塞吸氣的阻力會增加，這會消耗更多的發動機動力。而柴油機沒有節氣門，活塞吸氣永遠都是非常輕松的，消耗的動力更少，這也是柴油機熱效率高的一個原因。不過現在的柴油機也都有節氣門了，但那主要是配合廢氣再循環系統來控制排放的，與汽油機的節氣門在用途上有很大區別。
