柴油机是介于汽油机的不足发明的，汽油燃点高，但闪点低，容易被火花点燃，闪点就是液体蒸汽能被火花点燃的温度，也就是说低于此温度，火花不能点燃某一液体蒸汽。如果你把汽油倒在地上去点，仔细看燃烧的是液体上面的空气。所以汽油机是点燃式的，靠火花塞点火。另外汽油机吸入气缸的是油气混合物汽油所以汽油机进气口都装有化油器，化油器结构其实很简单，里面有一个窄喉，空气通过窄喉时流速加快，空气流速越快压力越小，在大气压的作用下，汽油通过一个很小的通道进入通道里装有油针，控制喷油量。汽油进入窄喉后，被气流吹成雾状，以一定比例混合。化油器有一个风门，通过调节风门控制进入的气流，气流的变化决定化油器的喷油量，总之油量与汽油的比例是固定的。应为只有在这个比例下汽油可与空气完全反应。应为汽油容易挥发，所以空气太多的话，汽油蒸汽也会多，直到到达饱和。如果汽油蒸汽过多，燃烧速度就会过快，就会发生爆震。产生的冲击波以音速传波，容易把气缸震碎。就如同火药，燃烧速度太快的话，在封闭空间内，热量来不及散发掉就会发生爆炸，如果倒在地上的话就不会爆炸。现在轿车上的发动机都不用化油器，靠电脑控制喷油，但风门还是在的，通过进气量决定喷油。一些直喷的则仿照柴油机的喷油方式。柴油应为燃点低，闪点高，所以不能用火花塞来点火，靠柴油自然。柴油机喷油即汽油机火花塞点火过程，所以不需要化油器预先在进气道里形成混合气，所以也就没风门。柴油机在喷油过程前吸入的只有纯空气，而汽油机必须吸入预先混合好的气体。动力大小靠喷油量决定，而汽油机要更具吸入气体来调节喷油量。柴油机通过较高的压缩比压缩空气，压缩比可以达到1/12~1/20,（汽油机为1/6~1/9）压力可达35~50个大气压，在这个压力下，空气受压缩作用温度升高到700~1500度，所以柴油机不需要点火装置，柴油喷入气缸及自燃。仔细观察柴油机，会看到一个栓塞泵，及喷油泵，这个是柴油机心脏。这个泵可以将柴油以150个大气压压人气缸，使柴油雾状喷入，喷油泵的好坏决定柴油机质量。
柴油机因为依靠变质调节的方式调节扭矩，没有节气门，每个循环吸入的空气量相差不大，其质量流量的差异主要由转速变动造成，所以柴油机的质量流量跨度范围只有6.5:1左右。相比之下，传统的汽油机（指缸内直喷式汽油机GDI以外的汽油机）依靠变量调节的方式调节扭矩，通过节气门调节空气流量，随着负荷的变动，每个循环吸入的空气量相差很大，加上汽油机转速的变动范围比柴油机大得多，所以汽油机的质量流量跨度范围可达75:1，接近于柴油机这个指标的12倍。应为柴油机在压缩过程中没有燃油的参与，纯压缩空气，避免了爆震，所以压缩比可以达到非常高。吸入的空气相比汽油机跟多所以柴油机工作效率更高。汽油的热值是
43070
千焦（
10300
千卡）
/
千克
柴油是
42552
千焦（
10200
千卡）
/
千克
相比之下热值没太大差别但汽油机效率是20%~30%柴油机是35%~40%所以柴油机动力更强。
另外柴油机为了得到较高压缩比活塞行程较长，活塞行程越长转速越低，由于杠杆效应，扭矩越大。汽油机在高速工作的时候，有20%的汽油没有被充分燃烧，所以转速越快燃烧效率越低，也常常见到摩托车排气管有黑油淤积。柴油机转速低效率也就高。所以除了小汽车之外，许多车都装柴油机。汽油机排出的废气中有毒气体较多，柴油机固体颗粒我较多，一般柴油机只要装上颗粒物捕集器就行。所以柴油机比汽油机更环保。在欧洲轿车3分之二都改用柴油机。不过应为我国柴油质量比欧洲的差，所以没能像欧洲那样环保。
另为排量指气缸容积，及活塞扫过的容积，排量是决定发动机动力大小的主要因素
