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柴油机吸入空气并将其压缩，然后将燃油喷入压缩空气。压缩空气产生的热量将燃油点燃。柴油机的压缩比为14:1，甚至能达到25:1。柴油机采用直喷式，即柴油被直接喷入气缸。柴油机没有火花塞，它吸入并压缩空气，然后将燃油直接喷入燃烧腔（直喷式）。其实是压缩空气产生的热量点燃了柴油机的燃油。

柴油机喷油器的位置都可能各不相同。所以喷油器应当注意够承受气缸内部的温度和压力，同时使喷出的燃油呈细密的雾状。使气缸内部循环的油雾能够均匀分布也是一个问题，因此一些柴油机采用特殊的感应阀、预燃烧腔或其他装置，以使气流在燃烧腔内呈旋涡状，或者改进点火和燃烧过程。

一些柴油机包含某种预热塞。当柴油机温度较低时，压缩过程无法将空气升至燃油的燃点。预热塞是一个电热线圈（想象在烤箱里看到的热线圈），它可在发动机低温时点燃燃油，从而起动发动机。