汽車發動機主要是內燃機。內燃機（Internal Combustion Engine）是指將液體或氣體燃料與空氣混合后，直接輸入汽缸內部的高壓燃燒室燃燒爆發產生動力的裝置。這也是將熱能轉化為機械能的一種熱機。內燃機具有體積小、質量輕、便于移動、熱效率高、起動性能好的特點。但是內燃機一般使用石油燃料，同時排出的廢氣中含有害氣體。往復活塞式內燃機、旋轉活塞式內燃機和燃氣輪機等都是內燃機。往復活塞式內燃機在汽車上應用最為廣泛。

往復活塞式內燃機可按照不同方式進行分類。

（1）根據缸內著火方式的不同

可以分為點燃式發動機（SI）和壓燃式發動機（CI）。

（2）按照所使用燃料的不同

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可以分為汽油機（Gasoline Engine）和柴油機（Diesel Engine）。使用汽油為燃料的內燃機稱為汽油機；使用柴油機為燃料的內燃機稱為柴油機。

汽油機與柴油機比較各有特點：汽油機轉速高，質量小，噪聲小，起動容易，制造成本低；柴油機壓縮比大，熱效率高，經濟性能和排放性能都比汽油機好。

（3）按照完成一個工作循環所需的行程數，可分為四行程內燃機和二行程內燃機。

把曲軸轉兩圈（720°），活塞在汽缸內上下往復運動4個行程，完成一個工作循環的內燃機稱為四行程內燃機；而把曲軸轉一圈（360°），活塞在汽缸內上下往復運動兩個行程，完成一個工作循環的內燃機稱為二行程內燃機。汽車發動機廣泛使用四行程內燃機。

（4）按照冷卻方式不同

可以分為水冷發動機和風冷發動機。水冷發動機是利用在汽缸體和汽缸蓋冷卻水套中進行循環的冷卻液作為冷卻介質進行冷卻的；而風冷發動機是利用流動于汽缸體與汽缸蓋外表面散熱片之間的空氣作為冷卻介質進行冷卻的。水冷發動機冷卻均勻，工作可靠，冷卻效果好，被廣泛地應用于現代車用發動機。

（5）按照汽缸數目不同

可以分為單缸發動機和多缸發動機。僅有一個汽缸的發動機稱為單缸發動機；有兩個以上汽缸的發動機稱為多缸發動機，如雙缸、3缸、4缸、5缸、6缸、8缸、12缸等都是多缸發動機。現代車用發動機多采用4缸、6缸、8缸發動機。

（6）按照汽缸排列方式不同

可以分為單列式和雙列式。單列式發動機的各個汽缸排成一列，一般是垂直布置的，但為了降低高度，有時也把汽缸布置成傾斜的甚至水平的；雙列式發動機把汽缸排成兩列，兩列之間的夾角小于180°（一般為90°），稱為V型發動機，若兩列之間的夾角為180°，稱為對置式發動機。

（7）內燃機按照進氣系統是否采用增壓方式

可以分為自然吸氣（非增壓）式發動機和強制進氣（增壓式）式發動機。汽油機常采用自然吸氣式；柴油機為了提高功率又采用增壓技術。