柴油中硫含量比汽油高，燃烧后生成的酸性物质较多，易导致活塞环和缸套的腐蚀磨损。需要机油的总碱值较高。

柴油工作时产生的高温积碳和烟炱比汽油机多，烟炱易在顶环槽内沉淀，引起机油粘度增加、磨损加剧。要求柴油机油的高温清净能力强，所以柴机油加入清净剂的比例比较高；而汽油机工作时产生的低温油泥的倾向较大，要求机油的低温分散能力较好，所以汽机油的分散剂比例比柴油机大。

柴油机的热负荷比汽油机大，燃烧室温度高，易使机油变质。特别是柴油直喷，热负荷比较高的CF-4及以上级别的柴机油，配方中还要加入热稳定性好的高碱值硫化烷基酚钙和高、低碱值磺酸钙来解决高温清净和高温抗氧的问题。

汽油发动机轴瓦的材料为巴氏合金，抗磨与抗腐蚀性较好，使用有机酸含量高的机油也不会被腐蚀，而柴油发动机的轴瓦要承受较高的负荷其材料为铅合金（或铅青铜），此类轴承抗腐蚀性太差，因此柴机油的精制程度更深，机油的总酸值要求更小。