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●エンジンには3種類ある
エンジンには、下記の3種類があります。
(1) ハイオク専用エンジン … 大半の欧州車や高出力エンジン車では、ハイオクしか使用できません。トヨタでは、ヤマハが開発した2ZZ－GEエンジン（1.8L 190PS)が該当します。
(2) ハイオク表示だが、レギュラーも使用可能 … 国内の大半の自動車は、この分類です。つまりレギュラーが使用可能です。
(3) レギュラー使用 … ハイオクを使っても、発熱量が1.7%しか差がなければ、出力増加は感じられるほどにはありません

スプリンター・カリブの4A-GEエンジンは，上記の(2)に該当します。

●レギュラーも使えるハイオク使用のエンジンとは
現在のエンジンには、ほとんどすべてにノッキング（ノック）センサが装着されています。これは、ノック音を検出し、エンジンの点火時期を遅らせることで、実質的に圧縮比を下げることで、ノッキングを回避する方法です。
このため、ノックセンサやその制御系が正常であれば、ノックを回避できます。もしできないとすれば、それはノックセンサやECU（エンジンのコンピュータ）が異常です。
最近のエンジンでは、カタログに次のように記載されています。

トヨタ マークＸジオの場合：無鉛レギュラーガソリンをお使いになることもできます。その場合エンジン本来の性能を発揮できません。

日産 スカイラインの場合：無鉛プレミアムガソリンをご使用ください。なお、無鉛プレミアムガソリンが入手できない場合、レギュラーガソリンも使用できますが、エンジンの出力低下等の現象が発生します。

これは、最高出力は発揮できないが、レギュラーガソリンで試験してあり、異常がないことを確認していますよというメッセージです。

●高オクタンガソリンによる高出力
さて、オクタン価が高いガソリンによる高出力は、下記のふたつの要因です。

☆圧縮比を高めることができる → 燃焼効率が高くなり、出力が高くなる → 燃費で7%改善（実際は、ここまでいかない。後述）
☆ハイオクガソリンそのものがレギュラーよりも高い熱量をもっている → 約1.7%高い

●ハイオクのメリットは、高圧縮比エンジンでないとダメ
もちろん、高出力の大半の効果は、燃料の発熱量ではなく、高い圧縮比のエンジンを使っていることによります。では、どうして圧縮比を高めると、出力が高くなるのでしょうか。それは、圧縮比が高いと、燃焼室内の圧力がより高くなり、燃焼エネルギが大きくなるからです。通常、レギュラーガソリンでは、圧縮比が10程度とすれば、ハイオクであれば、10.7程度まであげられます。このとき、レギュラーガソリンのオクタン価（RON値）は90、ハイオクは100（ともに規制値ではなく、実勢値）です。

●ノッキングについては、下記URLを
さて、オクタン価が高いほど、ノッキングしにくいことになります。これについては、たいへん恐縮ですが、下記の回答をご参考していただけると助かります。

http://detail.chiebukuro.yahoo.co.jp/qa/question_detail/q121...

●ガソリン製造は精製だけではなく、改質が主体
なおガソリンは石油から作られますが、基本的にオクタン価の低い成分しか得られません。このため改質をおこない、オクタン価を高めます。なお揮発分が増えることも公害の要因になりますので、成分の低アロマ化もあわせておこなっています。

●大半のハイオク仕様のエンジンでレギュラーが使用可能
トヨタなどでは、カタログでの高出力のため、ハイオク仕様のエンジンをつくるものの、大半のユーザが燃料費のため、レギュラーガソリンの使用が多いことを考慮して、ほとんどのハイオク仕様エンジンで、レギュラーガソリンを使用可能にしています。日産やホンダも同じです。例えば，日産の新型GT-Rですら，レギュラーガソリンの使用が可能です。他の方の回答に，レギュラーを使用すると補償外との記述がありますが，トヨタの場合ですと，上記のヤマハ開発の2ZZ－GEだけです。

ご参考になれば幸いです。