汽车用柴油机主要性能指标有：
（1）有效转矩。柴油机飞轮上对外输出的扭矩称为有效转矩。它是指燃油在气缸内燃烧发热、膨胀作功所产生的力，除了克服各部分摩擦阻力和驱动各辅助装置（水泵、油泵、风扇、发电机等）之外，最后在飞轮端可以供给外界使用的转矩。
（2）有效功率。柴油机在单位时间内对外作功的量称为有效功率。当由台架试验测得柴油机的有效扭矩Me（N·m）及其相应的转速n（r/min）后，柴油机的有效功率用Ne来表示。
有效功率是柴油机最主要的性能指标之一，在产品的铭牌和使用说明书中，都明确规定了有效功率的最大使用界限，按照国家标准称为标定功率（或额定功率）。在标定功率时，必须同时标定出相应的转速，称为标定转速。
我国根据内燃机的不同用途规定有15min功率、1h功率、12h功率、和持续功率等四种标定功率，其名称定义和主要用途如下：
①15min功率：在标准环境条件（大气压P₀=100kPa、相对湿度Φ₀=30％、环境温度T₀=25℃），内燃机允许连续运转15min的最大有效功率。适用于汽车、摩托车等内燃机功率标定。
②1h功率：在标准环境条件下，内燃机允许连续运转1h的最大有效功率。适用于工程机械用内燃机的功率标定。
③12h功率：在标准环境条件下，内燃机允许连续运转12h的最大有效功率。适用于拖拉机、内燃机、船舶等用途内燃机的功率标定。
④持续功率：在标准环境条件下，内燃机允许长期连续运转的最大有效功率。适用于农业排灌、电站等用途内燃机的功率标定。
（3）平均有效压力。柴油机气缸内气体工质对活塞所做的功并不能完全对外输出，应减去柴油机内部运动零件损失的功和驱动附属机构损失的功率，称为柴油机对外输出的有效功。平均有效压力P_e定义为柴油机单位气缸工作容积输出的有效功。
（4）有效燃油消耗率。内燃机对外作相同的功，所消耗的燃油越少，其经济性越好。柴油机每发出1kw有效功率，在1h内所消耗的燃油量称为有效燃油消耗率（简称比油耗）。
在柴油机中y_e是一个变量，它随柴油机的功率（转矩）和转速变化，即不同功率、不同转速时y_e值是变化的。在车用柴油机中有代表性的y_e值是全负荷最低燃油消耗率。
（5）排放品质。内燃机的排放物中含有对人类有害的物质，污染大气，已形成公害。为此，世界各国采取了许多对策，并制定了相应的控制法规，柴油机排出的有害物分为两类。
①有害气体。目前主要限制氮氧化合物NO_x各种碳氢化合物HC及一氧化碳CO三种危害最大的气体排放量。
②排气颗粒。指排气中排出除水以外任何液态和固态微粒。目前主要限制碳烟的排放量——烟度限值。我国国家标准规定车用柴油机全负荷烟度排放限值（波许单位）：新型柴油机≤RB4.0；现生产柴油机≤RB4.5，柴油车加速烟度限值（波许单位）：新车≤RB5.0；在用车≤RB6.0。
（6）噪声。噪声会刺激神经，使人心情烦躁，反应迟钝，甚至耳聋、高血压和产生神经系统疾病。汽车是城市主要噪声源之一，内燃机又是汽车的主要噪声源，故必须给予控制。我国噪声标准规定中小功率柴油机在全负荷额定工况下噪声不得大于117dB（A）。
（7）起动性。起动性好表现在柴油机在一定温度下可靠起动，起动迅速，起动时消耗的功率小，起动磨损小。起动性能直接影响到汽车的机动性，操作者的安全和劳动强度，是柴油机工作可靠性的重要表现，很有实用意义。我国标准规定，不采用特殊的起动措施，柴油机在-5℃以下的气温条件下，接通起动机，15s内应能自行起动。
（8）可靠性。柴油机的可靠性是指柴油机产品在规定的工作条件下和规定的时间间隔内完成规定功能的能力。它是衡量柴油机产品水平和制造质量的重要指标之一。作为汽车动力的柴油机，其可靠性将直接影响汽车的可靠性。柴油机属于可维修产品，其可靠性包括无故障性、耐久性和维修性。根据我国制定的《中小功率柴油机产品可靠性考核评定办法》规定，考核指标有以下四个：
①首次故障前平均工作时间（MTTFF）为柴油机出现首次故障时的累积工作时间的平均值（h）车用柴油机常用Rm表示，称作首次故障平均工作里程）。
②平均故障间隔时间（平均寿命）：为相邻两次故障之间的平均工作时间或里程。
③平均修复时间（MTTR）产品在规定的使用条件下，在某一时期内其故障（不计轻度故障）修复时间的平均值（h）。按产品使用说明书规定进行的维修保养和计划修理时间除外。
④B₅₀大修寿命。产品在规定的使用条件下，使用到其中有的产品达到大修状态时的使用寿命，按其实际使用的小时数计（或行驶里程数计）。
统计时，按样机达到大修状态时的实际使用小时数（或里程数）由小到大顺序排列，当样机台数（n）为奇数，则第（n+1）/2台样机的实际使用小时（或里程）数即为该产品的B₅₀大修寿命。当样机台数（n）为偶数时，则第n/2台和（n/2）+1台样机的实际使用小时数的算术平均值为该产品的B₅₀大修寿命。