不管是汽油還是柴油，最終都要在氣缸內燃燒才能產生膨脹力推動活塞做功。而汽油機和柴油機最大的區別也是最本質的區別就在于混合氣的燃燒原理了。汽油機：預制混合氣，火花塞點燃

汽油機從進氣沖程開始直到火花塞點火前都在完成著同一個任務：制作適合火花塞點燃的混合氣。

因為汽油自燃溫度很高，而火花塞的電弧中心溫度可以達到上千攝氏度，但是這個高溫區域實在是太小了，所以汽油機只能先讓汽油蒸發形成足夠濃度的油氣混合氣，然后火花塞引燃靠近電弧的混合氣，產生火核，火核再繼續引燃其他混合氣，使火焰向外傳播，最終完成全部燃燒。

由于混合氣燃燒的速度很快，幾乎接近爆炸的速度，所以汽油機燃燒的速度非常快。因此汽油機可以達到很高的轉速。柴油機

柴油機則不同，柴油燃點低，兩百多攝氏度就會著火。柴油機進氣沖程只吸氣，吸飽了氣開始大力壓縮，把滿滿一氣缸的空氣壓縮到很小的一團，壓縮沖程末端劇烈的壓縮使空氣溫度驟然上升，這時候高壓噴油嘴開始向氣缸里噴油，由于噴油壓力大，柴油霧化相對充分，先噴入氣缸的柴油霧滴受熱揮發與空氣混合然后開始燃燒，燃燒產生的高溫促使后面的柴油液滴加速揮發、混合、燃燒。

所以柴油機工作時柴油是一邊噴一邊燒，燃燒速度比汽油機慢了很多，所以柴油機轉速一般不會太高，否則柴油都來不及燃燒了。

同時由于汽油機燃燒快，所以在做功沖程氣缸內壓力變化速度也更快。而柴油機燃燒慢，所以在做功沖程很長一段時間內氣缸內都能保持足夠高的壓力，燃燒能量利用率更高，因此柴油機熱效率更高。

除此之外汽油機有節氣門，而柴油機沒有。因為汽油機是靠火花塞點燃的，只要混合氣混合充分，不管量多還是少都可以被火花塞點燃。所以汽油機用節氣門控制進氣量來調節發動機輸出功率。

而柴油機沒有節氣門，因為柴油機是靠壓縮空氣產生的高溫引燃柴油的，如果進氣量不夠的話壓縮沖程氣缸里達不到足夠的溫度，所以柴油機每個進氣沖程都能最大程度地吸入空氣，然后靠調節噴油量來控制輸出動力。

現實中很多柴油機也裝有類似節氣門的東西，那主要是熄火時減少震動的，并不是真正意義上的節氣門。