汽油發動機與柴油發動機的最主要區別在於燃料物理特性所引起的點火方式的區別，從而表現出各自不同的熱效率、經濟性等。
汽油發動機中，油氣混合氣進入氣缸後，在壓縮接近終了時由火花塞點燃。因此，汽油發動機需要一套控制何時讓火花塞工作的點火系統，精確控制火花塞放電的時刻，由於汽油的燃點較低，因此汽油機的壓縮比就不能太高，以免還沒等到火花塞點火時汽油和空氣的混合氣就開始自然，因此汽油機的工作壓力較小，運轉相對比較安靜和平順，但其熱效率和經濟性也都不是很高。
柴油機先在氣缸中壓縮空氣，使空氣溫度急劇提升，等空氣溫度超過柴油的自然燃點時再適時噴入柴油，這樣柴油噴霧和空氣混合的同時自己著火燃燒。因此，柴油發動機無需點火系統。由於不受爆燃的限制以及柴油自然燃點也較高，因此柴油機壓縮比可以非常高，也就是說它是在非常高的壓力下工作的，這樣柴油機的震動也會強於汽油機，使其熱效率和經濟性要好於汽油機，也就是說柴油機相對更省油些。
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