柴油发动机在进气时，进入汽缸的不是可燃混合气，而是空气。柴油机用高压油泵通过喷油器把柴油喷入汽缸的；而汽油发动机的用汽化器把汽油和空气混合为可燃混合气，在进气时由活塞吸入汽缸的。


柴油机是压缩点火，属于压燃式内燃机；汽油发动机是用电火花点火，属于点燃式内燃机。
柴油发动机的压缩比大，而汽油发动机的压缩比小。
因为压缩比的不同，所以柴油机曲轴和箱体等部件要承受比汽油机同类部件大得多的爆发压力，这也是柴油机体积大、显得笨重的原因。
柴油发动机混合气形成的时间比汽油发动机混合气形成时间短。
柴油发动机和汽油发动机燃烧室的构造不同。
柴油发动机比汽油发动机发动困难。柴油发动机有小型汽油发动机启动、大功率起动机启动、空气启动等多种启动方式；汽油发动机一般均用起动机启动。
柴油发动机多设有预热装置；汽油发动机没有。
柴油发动机转速低，汽油发动机转速高。
同功率状态下，柴油机体积大，汽油机体积小。 
供油系统不一样，柴油机为高压（泵或共轨）供油系统，汽油机为化油器供油系统（陈旧技术-已淘汰）和电喷供油系统（最新技术）。
用途不一样。小型汽车和小型便携式设备（小型发电机组、割草机、喷雾机等）以汽油机为主；重型汽车、特种车辆、工程机械、发电机组等以柴油机为主。
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