1)燃料不同
汽油机用汽油: 石油炼制过程中得到的的轻组分燃料 关键性能指标是辛烷值和馏程 辛烷值，表示汽油抗爆（震）性的指标 。爆震是在汽油机燃烧中，随着压缩比及气缸内气体温度升高，可能出现的一种不正常的自燃现象 。辛烷值越高表示抗爆震能力越强 为提高汽油的辛烷值，允许承受更高的压缩比，常加入抗爆添加剂，常用的是铅化合物，因此汽油多含铅 馏程较窄，馏分轻，容易挥发
柴油机用柴油: 石油炼制过程中得到的重组分燃料，含硫量高 。主要性能评定指标：十六烷值、馏程、粘度 。十六烷值，是评定柴油自燃性能（发火性）好坏的指标，馏程表示柴油的蒸发性，粘度是燃料流动性的尺度 。馏分较重，不易挥发
2)供油和点火方式不同
汽油机： 来自汽油泵的汽油，与来自空气虑清器的空气，在化油器内形成混合气体，经由进气岐管，进入气缸燃烧室后，用电火花点燃 。柴油机： 燃料的混合和燃烧是在气缸内进行 。由喷油器直接向燃烧室喷射高压柴油，与空气混合，形成雾化气被压缩后燃烧 因此，在结构上，汽油发动机比柴油发动机多了一整套点火系统 。
3)其他不同之处
压缩比不同： 压缩比即为压缩前后气缸内气体体积之比 。发动机通过将空气与燃油混合燃烧，将热能转换为机械能，从而驱动设备工作 。因柴油无爆震，故承受的压缩比可比汽油高（一般的，汽油机8~10：1，柴油机16~20：1），故效率也高
曲轴转速： 汽油机一般5000r/m，柴油机3000r/m； 汽油机比柴油机功率小、运行平稳、噪音小；重量轻、体积小；轴颈与轴瓦间距小（一般的，汽油机0.05mm，柴油机0.2mm） 。
排放物： 汽油机排放物主要是hc，co，nox，柴油机则主要是nox，pm，hc，co 。与汽油机相比，柴油机的hc、co排放量相当低，一般只有汽油机的几十分之一，柴油机的nox排放量也和汽油机相当，但柴油机微粒排放约为汽油机的30倍~80倍 。
酸中和能力： 由于柴油含硫量高，因此燃烧后产生的硫化物（so2，so3），与发动机冷启动或者频繁起停过程中（当温度低于露点时）在气缸壁形成的凝结水，生成大量的强酸 。这对金属的缸体系统会造成强烈的腐蚀，并加速油品老化 。因此要求柴油机油具备高的总碱值（tbn），以保持良好的酸中和能力 。
抗磨性能： 汽油机曲轴的转速更高，轴承轴瓦间不容易形成并保持适当厚度的油膜，进行润滑；其加工间隙相对柴油机更小，更易磨损 。另外汽油机发动机独有的点火配气系统中，气门以及凸轮和顶杆系统，高速频繁的启闭，也更加剧了阀系的磨损 。因此要求汽油机油具有更好的润滑性能，最大限度的减少零部件的磨损，延长寿命 。
抗腐蚀性能： 汽油机主轴瓦与连杆轴瓦可用材质较软、抗腐蚀性好的巴氏合金 。柴油机轴瓦采用铅青铜或铅合金等高性能材料，抗腐性能较差 。为此在柴油机机油的炼制过程中，要多加些抗腐剂，以便使用中能在轴瓦表面生成一层保护膜来减轻轴瓦的腐蚀，并提高其耐磨性能 。
高温高剪切能力： 汽油机转速高，因此要求汽机油具有良好的剪切稳定性；柴油机压缩比大大高于汽油机，功率也更大，而且柴油机是靠活塞压缩高压混合气，压力和温度急剧升高，达到燃点后自燃，因此柴机油要承受更高的温度和剪切作用 。
清净分散性： 汽油机体积小，燃烧过程中氧化产生大量油泥，需要汽机油具有较强的分散性能，将油泥分散成较小的颗粒，悬浮在润滑油中，以免阻塞机滤；柴油机相对于汽油机而言，体积较大，在燃烧过程中形成大量的积碳，需要柴机油具有较强的清净性能，能够将积碳尽快清洗下来，保证发动机的正常运转。
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