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無論是汽油發動機還是柴油發動機，它們都屬于內燃機，都是燃燒燃料后通過推動氣缸內活塞作往返運動來將燃料中的化學能量轉換成為驅動車輛前進的機械能量，因此兩者的工作原理大體是相同的。
作為日常使用的燃料本身，柴油的能量密度最高，比液化天然氣高出近1倍，比汽油高出10%以上。與汽油相比，柴油不易揮發，著火點較高，不易因偶然情況被點燃或發生爆炸。由于兩者揮發性和燃點的不同，導致使用這兩種燃料的發動機有不同的點火方式。
汽油發動機的特點：體積小、重量輕、起動性好 汽油發動機中，油氣混合氣進入氣缸后，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，此系統必須精確控制火花塞放電的時刻和火花能量的大小，才能保證汽油機的工作正常，汽油機的燃料供給系和點火系是汽油機上發生故障比例較高的部位。此外，由于汽油的燃點較低，汽油機的壓縮比就不能太高，以免油氣自燃，因此其熱效率和經濟性較柴油機為差。
汽油機的優點在于其體積小、重量輕、價格便宜；起動性好，最大功率時的轉速高；工作中振動及噪聲小，因此，在載客汽車，特別是轎車中，汽油機得到了廣泛的應用，特別是在我們國家目前生產的絕大多數轎車，都是采用汽油發動機作為自己的動力系統。
傳統柴油發動機的特點：熱效率和經濟性較好
柴油機采用壓縮空氣的辦法提高空氣溫度，使空氣溫度超過柴油的自燃燃點，這時再噴入柴油、柴油噴霧和空氣混合的同時自己點火燃燒。因此，柴油發動機無需點火系。同時，柴油機的供油系統也相對簡單，因此柴油發動機的可靠性要比汽油發動機的好。
由于不受爆燃的限制以及柴油自燃的需要，柴油機壓縮比很高。熱效率和經濟性都要好于汽油機，同時在相同功率的情況下，柴油機的扭矩大，最大功率時的轉速低，適合于載貨汽車的使用。
但柴油機由于工作壓力大，要求各有關零件具有較高的結構強度和剛度，所以柴油機比較笨重，體積較大；柴油機的噴油泵與噴嘴制造精度要求高，所以成本較高；另外，柴油機工作粗暴，振動噪聲大；柴油不易蒸發，冬季冷車時起動困難。
由于上述特點，以前柴油發動機一般用于大、中型載重貨車上。
小型高速柴油發動機的新發展：排放已經達到歐洲III號的標準
傳統上，柴油發動機由于比較笨重，升功率指標不如汽油機(轉速較低)，噪聲、振動較高，炭煙與顆粒(PM)排放比較嚴重，所以一直以來很少受到轎車的青睞。但隨著近年來柴油機技術的進步，特別是小型高速柴油發動機的新發展，一批先進的技術，例如電控直噴、共軌、渦輪增壓、中冷等技術得以在小型柴油發動機上應用，使原來柴油發動機存在的缺點得到了較好的解決，而柴油機在節能與CO2排放方面的優勢，則是包括汽油機在內的所有熱力發動機無法取代的，因此，先進的小型高速柴油發動機，其排放已經達到歐洲III號的標準，成為“綠色發動機”，目前已經成為歐美許多新轎車的動力裝置，可以預見，我國將出現越來越多的柴油轎車。
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