燃烧速度
我们都知道，汽油机是通过火花塞点燃混合气，火焰以火花为中心传播开来，将所有的混合气燃尽，而柴油机是几乎在柴油被喷射进燃烧室的瞬间就被点燃了，所以能在更短时间内完全燃烧。
观察活塞运动可以发现，汽油机的活塞在混合气燃烧完之前已经下行了相当长的距离，而柴油机的活塞在燃油完全燃烧前只移动了很小的距离，这样的结果就是柴油机的燃烧火焰有更多的时间在推动活塞下行，转化为更多的有用功和更大的扭矩。而汽油机上，如果活塞在远离上止点后还有燃烧在发生，而这部分火焰就只能推动活塞很短的距离，如果更靠近上止点，就可以推动活塞运行更长的距离。所以汽油机如果拥有柴油机的瞬燃特性也能最大化扭矩输出。
缸径行程比
事实上柴油机更倾向于长行程小缸径，汽油机则更倾向于大缸径短行程，因为扭矩即力x距离，所以在柴油机应用中，不但有更大的力，还有更长的距离（更长的曲轴曲柄）来放大这个力，最终下来这些都转化为更大的扭矩。
举个例子，假如有两台0.6L的单缸发动机，柴油机缸径为80mm，行程120mm；汽油机缸径为100mm，行程80mm，排量都为0.6L，但是柴油机的行程长的多。
值得一提的是，因为柴油机的燃烧速度要快得多，所以燃烧发生的时机并不在最佳的曲轴角度，所以长行程对于制造更多的扭矩有明显帮助。更重要的是柴油机有着更高的压缩比，配合瞬间燃烧和涡轮增压等才是影响柴油机扭矩高的原因。更长的行程限制了柴油机的转速，因为如果行程更长，相同转速下活塞就要移动得更快。
柴油机更适合涡轮增压
柴油机的零部件强度更高，铸铁缸体、活塞、连杆、曲轴的强度很高，这些会使发动机更加笨重，但也可以承受更大的扭矩。
柴油机另外一个特性是稀薄燃烧，柴油机的空燃比可以达到18:1~70:1之间，通过稀薄燃烧，就会有更多的空气可以用于膨胀做有效功，因此发动机的效率会更高，达到这种效果就需要涡轮增压器的帮助，使用涡轮尽可能压入更多的空气进行高效的燃烧。
同时，柴油机的泵气损失也比汽油机小，因为柴油机不需要节气门，或者说有一个几乎常开到最大的节气门。相反，汽油机的空燃比范围就小得多，同时增压值也不会太大，因为原厂的汽油机并不像柴油机那样设计得能承受很大的增压值。总的来说，更大的增压值、更多的燃油就等于更大的马力，也就拥有更大的扭矩。
柴油的能量密度大
相同体积的燃油，无论是1L柴油还是1L汽油，柴油大约比汽油多10-15%的能量，所以喷射同样多的燃油，柴油会制造更多的能量，也就是更多的扭矩。
