首先，柴油发动机跟汽油发动机的工作过程一样，每个工作步骤都会经历进气、压缩、作功、排气四个行程。不过柴油机的燃料，粘度比汽油大，不易蒸发，但自燃温度比汽油低，所以柴油发电机点火方式与汽油机不同。

柴油发电机机进气行程中吸入纯空气。压缩行程时，柴油油压会提高到10MPa以上，再通过喷油器喷入气缸，在很短时间内与压缩后的高温空气混合，形成可燃混合气。由于柴油机压缩比高(一般为16-22)，所以压缩终了时气缸内空气压力可达3.5-4.5MPa，同时温度高达750-1000K(而汽油机在此时的混合气压力会为0.6-1.2MPa，温度达600-700K)，大大**过柴油的自燃温度。因此柴油在喷入气缸后，在很短时间内与空气混合后便立即自行发火燃烧。气缸内的气压急速上升到6-9MPa，温度也升到2000-2500K。在高压气体推动下，活塞向下运动并带动曲轴旋转而作功，废气同样经排气管排入大气中。

由于柴油较重，所以蒸发很慢。比起汽油来，它含有更多更长的碳原子链(汽油一般是C9H20，而柴油一般是C14H30)。生产柴油时的精炼过程较少，所以柴油比汽油便宜。柴油比汽油有更高的能量密度。平均算来，3.8升的柴油含有约155x106焦耳能量，而3.8升的汽油含有132x106焦耳。这一优势结合柴油机更高的效率，说明了柴油机比汽油机运行费用低的原因。

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