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柴油热效率是对于特定热能转换装置，其有效输出的能量与输入的能量之比，是无量纲指标，一般用百分比表示。柴油机的热效率能达到35%-45%，柴油发动机的优点是扭矩大、经济性能好。

柴油发动机的每个工作循环也经历进气、压缩、做功、排气四个行程，但由于柴油机用的燃料是柴油，其粘度比汽油大，不易蒸发，而其自燃温度却较汽油低。

可燃混合气的形成及点火方式都与汽油机不同，柴油发动机气缸中的混合气是压燃，而不是点燃，柴油发动机工作时进入气缸的是空气，气缸中的空气压缩到终点时，温度可达500-700°C，压力可达40- 50个大气压，活塞接近上止点时，供油系统的喷油嘴以极高的压力在极短的时间内向气缸燃烧室喷射燃油，柴油形成细微的油粒，与高压高温的空气混合，可燃混合气自行燃烧。