主要比较两种发动机将燃油转化为做功能量的效率。不同发动机根据各自热效率进行比较。热效率是产生的有用功与提供的总能量之比。汽油机的热效率介于20％-30%之间。柴油机的热效率一般会好一些，在30%-40％之间，对这两种发动机来说，发动机的压缩比和结构对热效率的影响都很大。
与柴油机相比，汽油机常常采用较短的行程，更大的曲轴工作转速范围。采用这种设计能够使汽油机在接近转速上限时发出更多的功率，而这是车辆在路上高速行驶所必需的;相反，长行程柴油机则在相对窄的转速范围内提高了牵引转矩，这是牵引重载商用车所必需
由于燃烧过程的特殊性，柴油机制造得更坚固，工作温度更低一些，而且转速范围仅为大多数汽油机的一半。这些因素使得柴油机比汽油机相比，工作更可靠，使用寿命更长。
当工作负荷减小时，柴油机必然会增大噪声，而且会在其支撑上振动。汽油机与柴油机的相比，燃烧过程更安静，且运转更平稳:汽油机不像柴油机那样必须使用高噪声的喷射，设备。
从柴油机排气系统出来的燃烧生成物更为显眼，尤其在喷射机构某个部件失调时，是汽油机含有氮氧化合物的不可见废气害处多，还是柴油机烟状可见废气害处多，还没有定论。
与汽油不同的是，柴油在正常工作温度下不易燃，所以没有操作危险性，发生事故时引发火灾的风险最小
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