汽油发动机与柴油发动机的最主要的区别在于燃料物理特性所引起的点火方式的区别，从而表现出各自不同的热效率、经济性，以及外形特点等。

  汽油发动机中，油气混合气进入气缸后，在压缩接近终了时由火花塞点燃。因此，汽油发动机需要一套控制何时让火花塞工作的点火系统，为保证汽油机的正常工作，必须控制火花塞放电的时刻和火花能量的大小，故燃料供给系和点火系是发生故障比例较高的部位。此外由于汽油的燃点较低，汽油机的压缩比就不能太高，以免油气自燃，因此其热效率和经济性较柴油机为差。汽油机的优点在于其体积小、重量轻、价格便宜、起动性好，功率时的转速高，工作中振动及噪声小。因此在载客汽车，特别是轿车中，汽油机得到了广泛的应用，特别是在我们国家目前生产的绝大多数轿车，都是采用汽油发动机作为自己的动力系统。

  柴油机采用压缩空气的办法提高空气温度，使空气温度超过柴油的自燃燃点，这时再喷入柴油、柴油喷雾和空气混合的同时自己点火燃烧。因此，柴油发动机无需点火系。同时，柴油机的供油系统也相对简单，因此柴油发动机的可靠性要比汽油发动机的好。由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油机压缩比很高。热效率和经济性都要好于汽油机，同时在相同功率的情况下，柴油机的扭矩大，功率时的转速低，适合于载货汽车的使用。柴油机的喷油泵与喷嘴制造精度要求高，所以成本较高；另外，柴油机工作粗暴，振动噪声大；柴油不易蒸发，冬季冷车时起动困难。

  发动机转速直接影响了发动机的功率，通过对柴油燃烧的分析，由于柴油燃烧的速度较慢，推动活塞运动速度自然不会很快，致使发动机转速较低，直接导致功率低。同时，采用较长的活塞行程可以提高扭矩，但会影响转速的提升从而降低功率，因此汽油发动机会根据发动机的设计需要采用合适的活塞行程，保证功率的输出。而柴油发动机是由于燃烧特性导致了转速无法提升，因此几乎所有的柴油发动机都采用长行程设计，这也就给柴油发动机带来了更大的扭矩。开过车的人都知道，在车辆上坡时，要用低档上坡，尤其是当坡度较大时更要采用较低的挡位，这是为了使车辆在上坡时有足够的推动力，而不是要很大的速度。这一点物理常识我们在中学时便学过。因此换句话说，在负荷较大时，由于发动机转速较低，能有更大的推动力，另外，增大活塞的行程，不仅直接提高了压缩比，又增大了发动机扭矩，所以柴油发动机往往是具有较高的扭矩，对比汽油机，由于压缩比不高，活塞行程也就不大，加之发动机转速较高，所以扭矩也自然就没有柴油机高了.

  虽然柴油发动机的转速低，影响了其的输出功率，但正是由于柴油发动机低转速，也给了柴油充分燃烧的时间，雾化充分的柴油和气缸内与空气充分混合、燃烧。使得柴油的燃烧效率要高于汽油，柴油能在燃烧室内充分的放热，将热能尽可能多的转化为推动活塞的动力。相比之下，由于汽油燃烧速度快，气体体积迅速膨胀，消耗掉了氧气，汽油在燃烧室内会出现不能充分燃烧的现象，便由于发动机进入排气行程，将高温高压的气体排放出去，从而造成了燃烧效率低，热能转化效率不高，燃料消耗也较多。所以，在燃油经济性上，柴油机是明显优于汽油机的，并不像人们普遍认为的那样，相反，汽油由于转速高，热能转化效率也低，造成对燃油的需求量也就较高。