根据内燃机燃料、混合气形成方式和燃烧模式的不同，传统内燃机分为汽油机和柴油机两类。应用三效催化剂进行排气后处理的汽油机具有排放水平低的优点，但是油耗比柴油机高 20~30%。汽油机热效率低的原因主要是火花点火、火焰传播的燃烧方式是汽油机热效率低的根本原因。同时，这也说明，如果能突破传统汽油机的燃烧模式，汽油机具有很大的节能潜力。
与汽油机相反，柴油机具有较高的热效率，主要原因有以下几点:柴油机压缩比高;采用稀薄燃烧的方式;同时柴油多点自燃，初期放热速度快，燃烧等容度高，循环波动率也比较小。但是柴油机的扩散燃烧模式导致其较高的 NOx和碳烟排放，且 NOx和碳烟排放之间存在此消彼长(trade-off)的关系，难以同时降低。
