汽車發動機（automobile engine）是為汽車提供動力的裝置，是將其他形式的能量轉化為機械能的動力轉化裝置。常見的汽車發動機主要有內燃機（Internal combustion engine，ICE）、電動機（摩托車，俗稱馬達）。內燃機是內燃機汽車（ICEV）驅動系統的心臟，可將燃燒燃料所產生熱量轉化為機械功。根據使用燃料不同主要分為汽油機和柴油機。汽油機轉速高，質量小，噪音小，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。電動機是電動汽車（EV）的心臟，是把電能轉化為機械能以驅動車輛的部件，其作用是將動力電池的能量轉化為車輪的動能，或將車輪上的動能反饋到動力電池中。電動機主要裝配在新能源汽車，即純電動汽車（ PEV）、混合動力電動汽車（HEV）和燃料電池電動汽車（FCEV）上，其電能和機械能的相互轉化在電機轉子和定子間的氣隙中完成。
汽車發動機的起源可追溯至1769年，當時法國工程師尼古拉斯·古諾將一臺蒸汽機裝在一輛木制三輪車上，制造出世界上第一輛蒸汽汽車。隨后，在1834年，美國鐵匠托馬斯·達文波特研制出第一臺電池提供動力的電動三輪車。1876年，德國人奧托發明了往復活塞式四沖程汽油機，這是內燃機歷史上的重要發展。而當時間來到1885年，德國的本茨正式發明了世界上第一輛內燃機汽車，而同在德國的工程師狄塞爾則是于1892年取得了柴油機專利。然后，在20世紀、21世紀初，內燃機始終是最主流的汽車發動機，期間，德國的博世公司在1967年首次推出由電子計算機控制的汽油噴射系統（EFI），開創了電控技術在汽車發動機上的應用歷史，成功帶領內燃機進入了電噴時代。此外，隨著部分國家電動車銷量的持續走高，電動機逐漸成為一類主流的汽車發動機。
截至2023年，汽車發動機主要分為內燃機和電動機兩大類。其中，內燃機基本構造是在一個機體上安裝曲柄連桿和配氣兩大機構及供給、點火、潤滑、冷卻和起動五大系統。隨著技術發展，內燃機產品和產業呈現從乘用車車型向小型和微型發展，關鍵零部件及材料向高性能、輕量化、耐高溫、耐腐蝕方向發展，耐高溫、高強度復合材料和工程塑料等非金屬材料應用帶來輕量化發展及技術先進性、趨同性帶來的國際化發展趨勢。電動機基本結構是由定子和轉子兩部分組成。電動機較內燃機體積小、重量輕，動力和效率更高，無環境污染。隨著人類致力于發展高效、清潔和安全運輸工具，采用電動機作為動力的電動汽車、 混合動力電動汽車和燃料電池車逐漸成為用以替代傳統車輛的運輸工具。
發展簡史
汽車發動機主要經歷了蒸汽機、外燃機、內燃機、電動機4個發展階段。
蒸汽機
蒸汽機是由薩維利、紐科門、瓦特等人為代表的幾代科學家共同發明，是將蒸汽能量轉換為機械功的往復式動力機械。
1769年，法國陸軍工程師、炮兵大尉尼古拉斯·古諾 （N.J.Cugnot，1725~1804年） 經過六年研究，將一臺蒸汽機裝在一輛木制三輪車上，這是世界上第一輛完全憑借自己的動力實現行駛的蒸汽汽車，“汽車”由此而得名。
1801年，理查德·特雷威蒂克制造出英國最早的蒸汽汽車。兩年后，又制成形狀類似公共馬車的蒸汽汽車。這輛公共汽車能乘坐8人，創造當時在路上9.6千米/小時的速度世界紀錄。
1805年，美國人艾文思首次制造出裝配蒸汽機的水陸兩用汽車。
19世紀末20世紀初，蒸汽發動機的燃料由煤轉為石油，行駛時速增加至50千米/小時，但其熱效率低，體積龐大、笨重、噪聲大和廢氣污染等問題，使其在與內燃機的競爭中失敗。1916年，隨著性能優越的內燃機汽車問世，最后一批裝配蒸汽機的“皮爾遜-考克斯牌”雙座、15hp（1hp=735.499W）蒸汽汽車在英國停止生產；1923年，美國最后一輛蒸汽機汽車出廠。
外燃機
外燃機，即燃料在發動機外部燃燒，1816年由英國物理學家羅伯特·斯特林發明，又稱斯特林發動機（Stirling engine）。發動機將燃燒產生的熱能轉化成動能，瓦特改良的蒸汽機也是一種典型的外燃機。斯特林發動機通過工作介質（氫氣或氦氣）在氣缸內冷卻、壓縮、吸熱、膨脹的一個循環來輸出動力，是一種外燃熱機，其有效效率介于汽油機和柴油機之間。
在發明初期，受條件及技術限制，大部分發動機的效率和功率都很低，由于同期的內燃機和汽輪機在效率和功率上進展迅速，致使斯特林熱機的研發和運用逐漸處于下滑趨勢。最終在1916年徹底停產。此后，斯特林發動機的發展幾乎處于停滯狀態。
20世紀中期，全球能源短缺和環境污染等問題趨于嚴重，斯特林發動機重新受到重視。荷蘭菲利浦公司從20世紀中期開始專注于斯特林發動機研發，通用汽車汽車公司于1958年研發出一臺試驗型斯特林發動機，為其在汽車上的應用提供了理論依據。
電動機
十九世紀
1821年，邁克爾·法拉第發明了電動機。
1834年，美國鐵匠托馬斯·達文波特（Thomas Davenport）研制出第一臺電池提供動力的電動三輪車。1842年，羅伯特和托馬斯合作，給四輪馬車裝上了電池和電動機，將其改造為世界上第一輛直流電動機驅動電動車。其后幾年內， 發明家們制造了一系列一次性電池驅動的電動汽車，包括羅伯特·安德森的 “底特律電動車” 。 與蒸汽機汽車相比，這些電動車具有更高的效率，也更安靜清潔，因而更受歡迎，但卻很大程度上受到不可再充電的電池局限。
19世紀60年代左右，法國人噶斯頓·普朗特發明了可充電的鉛酸電池， 使得電動汽車出現井噴式的發展。
1881年，法國發明家古斯塔夫·特魯維發明了一輛三輪電動汽車，由0.1匹電機驅動，最大行駛速度15千米/小時，使用鉛酸電池，續航約16千米。同年，英國發明家艾爾頓和佩里造出的三輪電動汽車串聯10個鉛酸電池，可提供0.5匹動力。
1884年， 莫里斯和薩羅創立的 “電動車輛制造與運營公司” 開始生產一種叫做 “ Electrobat”的電動汽車， 用于費城的市內交通，并且在紐約作為出租車運營。1886年， 弗蘭克·斯普拉格在弗吉尼亞州的里士滿建立第一個有軌電車系統。
1890年，美國誕生第一輛蓄電池電動車，時速達23千米/小時。
1893年，費迪南德·保時捷研發出自己的首款汽車，名為“Egger-Lohner C.2 Phaeton”，其通過一臺八角形的電機驅動，最高速度可達25千米/小時。
倫敦電動出租車公司于1897年成立， 在英國首都開始15輛電動出租車的運營。19世紀末，采用電動機作為動力裝置的電動汽車在歐洲已相當普及。
1898年，美國人冉尼和杰納齊駕駛電動汽車，在法國舉行的爬山競賽中擊敗參賽的所有蒸汽汽車和內燃機汽車。
1899年4月29日，比利時工程師卡米樂熱納茨用自己研發的名為“永無止境”（La Jamais Contente）的鋁質車身蓄電池電動車，在汽車大賽中創造了時速106千米/小時的世界汽車車速紀錄。其造型類似帶有四個輪子的魚雷，后軸配有兩臺總計67馬力的電機。
二十世紀
1900年，費迪南德·保時捷推出一款命名“洛納-保時捷”（Lohner-保時捷）的前輪驅動雙座電動車亮相巴黎世博會，其最高時速可達37千米/小時。這款車兩個前輪使用輪毅電機驅動，每個輪毅電機提供不到3hp（2千瓦左右）動力輸出，配備80V鉛酸電池裝在車廂下方。由于當時電池能量密度低，因此車輛續駛里程較短，且電池又大又笨重，但輪毅電機動力輸出不存在發動機燃燒效率、各種傳動機構帶來的動力損耗問題，在效率上無可挑剔。同年，英國人哈特制造出世界上第一輛四輪驅動的汽車，每個車輪都由一個電動機來驅動，車速達80千米/小時。
20世紀初，采用蒸汽機、電動機和內燃機的汽車基本上是三足鼎立局面。1900年，美國汽車產量4195輛，其中電動汽車1575輛，蒸汽汽車1684輛，燃油汽車936輛，分別占比38%、40%、22%。
1911年，查爾斯·凱特靈（Charles Kettering）獲得電動發動裝置專利，從而不再需要通過轉動曲柄開動引擎，1913年凱迪拉克應用了此項專利。
隨著大量油田的發現及內燃機汽車技術的成熟，速度更快、續駛里程更長，價格更加便宜的汽油車開始一統天下局面。1912年一輛電動雙座敞蓬跑車售價1750美元，1915年福特汽車公司售價440美元。電動汽車沒有進入商業化生產。1919年，美國電動汽車產量達到5000輛的最高峰，但同年燃油車產量是160萬輛。至20世紀30年代，采用電動機作為動力裝置的電動汽車在市場上徹底消失。
1961年，一個基于晶體管技術的電動汽車公司研制出世界上第一款現代電動車Henney Kilowatt 。該公司生產100輛Kilowatt，最終只賣掉47輛。
20世紀70年代，石油危機和環境污染問題引發人們對電動汽車的再次重視。1996年，通用汽車汽車公司批量生產并命名EV1的電動汽車是第一款量產的電動汽車（electric vehicle，EV），其車身結構采用玻璃纖維，其動力來自于32塊鉛酸電池和兩臺42千瓦的三相感應電動機。
1991 年，索尼發布了第一款鋰離子電池。鋰電池被認為是最有潛力的EV電池。使得BEV的續駛里程從技術上來說能達到 400千米。
二十一世紀
2009年，全球多個國家推出了支持新能源汽車各種政策，鼓勵電動車行業發展，并使得裝配有電動機的新能源車正逐漸成為了汽車行業主力車型，也使得電動機正成為最主流的汽車發動機之一。美國頒布了每輛GEV根據其電池容量可獲得2500～7500美元的稅收補貼政策；歐洲推行嚴格排放法規及高額補貼和稅收優惠，并加大對充電樁等基礎設施建設方面的投入；中國頒布了新能源汽車補貼政策。
2011年，全球電動汽車銷量僅有5.5萬輛，10年后的2021年，這一數字已經接近700萬輛。當時間來到2022年，全球汽車銷售7940萬輛中，新能源車銷量約1065萬輛。
內燃機
煤氣機
1801年，法國人勒本提出煤氣機工作原理。
1824年，法國工程師薩迪·卡諾在《關于火力動力及其發生的內燃機考察》一書中揭示了“卡諾循環”學說。
1860 年，定居法國巴黎的比利時人萊諾依爾 （J.J.E.Lenoir，1822~1900年） 發明了大氣壓力式內燃機。這種能用來驅動車輛的實用煤氣機，獲得法國第43624號專利，并開始試生產。1860~1865年共生產約5000臺。
1866年，尼考羅斯·奧古斯特·奧托和浪琴 （Eugen Langen，1833~1895） 受萊諾依爾煤氣機的啟發，發明了一種臥式氣壓煤氣發動機，并在1867年巴黎博覽會上展出。這種發動機熱效率可達11%，共生產近5000臺。大氣壓力式煤氣機雖然比蒸汽機具有更大優越性，但仍不能滿足交通運輸業所要求的高速、輕便等性能要求。
1876年，尼考羅斯·奧古斯特·奧托 （Nicolaus A.Otto，1832~1891年） 完成一種四沖程循環內燃機的發明制造。該機器擁有進氣、著火前壓縮、燃燒膨脹與排氣交替進行的四個活塞行程，發動機熱效率提高到14%，發動機的質量卻降低了70%，可有效地投入工業應用。1877年8月4日，奧托取得四沖程內燃機專利。奧托內燃機為內燃機汽車的誕生奠定了基礎，并成為現代汽車的理想動力。后人為紀念奧托對內燃機發展所作的貢獻，稱這種循環為奧托循環。
1878年，英國人克拉克 （Dugald Clerk，1854~1913） 發明了一款通過頂置進氣門軸流掃氣的二沖程內燃機，其混合氣由頂部氣門進入氣缸。
化油器式發動機
1883年，戈特利布·戴姆勒和威廉·邁巴赫開發出第一臺用汽油代替煤氣作為燃料的臥式發動機并在次年創造發動機轉速600轉/分鐘的紀錄，并于1885年取得世界上第一臺立式發動機德國專利權。這臺由電點火的化油器式發動機，轉速達到750轉/分鐘。
1884年，法國人戴波第維爾制造出一臺使用汽油的兩缸四沖程內燃機（4.4升、5.88千瓦），此臺汽油機的點火系統、燃料供給系統獲得發明專利權。
1885年，德國人本茨（Karl Benz 1844~1929年）發明了世界上第一輛內燃機汽車，為單缸發動機燃油汽車奔馳1號。其發動機采用單缸四沖程，缸徑91.4毫米，行程160毫米，排量1.05L，功率647瓦，轉速400轉/分鐘，有蓄電池與線圈點火，并裝有散熱器，整車質量254公斤，最高車速18千米/小時，該車于1886年1月29日獲得德國專利局專利。卡爾·本茨的德國奔馳Inc.此后成為世界上最大的機動車生產廠商。
1886年8月，梅賽德斯-奔馳集團制造出世界上最早的乘坐用四輪汽油機汽車，車速17.5千米/小時，可變4個速度。配備汽油機為單缸、缸徑122毫米、排量0.47升、功率845瓦（1.15hp）、轉速655轉/分鐘。1890年11月28日，戴姆勒在斯圖加特附近的坎斯塔特城組建戴姆勒機動車有限公司，開始批量生產汽車。
至1890 年，奧托四沖程循環內燃機生產了約50萬臺機器銷往歐洲和美國。
1892 年，德國工程師狄塞爾（Rudolf Diesel）發明了壓燃式發動機（即柴油機），實現了內燃機歷史上的第二次重大突破。由于采用高壓縮比和膨脹比，熱效率比當時其他發動機又提高了1 倍，1897年完善為液體燃料噴射定壓加熱循環模式的水冷機型。狄塞爾是世界上第一臺柴油機的發明者，后人為了紀念狄塞爾，將柴油發動機稱為狄塞爾（diesel）發動機。
1893年，德國發明了化油器。1897年，奔馳發明了曲軸箱預壓縮進氣二沖程內燃機。1901年，邁巴赫發明了蜂窩狀冷卻水箱。
1909年，亨利·福特生產出世界上第一款規模化量產的內燃機汽車（福特T型車），1916年，福特年銷量超過50萬輛，4年后突破了百萬輛大關。內燃機逐漸成為汽車發動機的主要動力裝置。
1924年，托馬斯·米基利（Thomas Midgley）解決發動機爆震的方法被應用到內燃機。
1957年，汪克爾（F.Wankel）發明了三角活塞轉子發動機。其零件數少、體積小、轉速高、質量小、功率大。在賽車、無人機和小型發電機組等領域獲得了較好的應用。
電噴式發動機
1967 年德國博世（Bosch）公司首次推出由電子計算機控制的汽油噴射系統（Electronic Fuel Injection，EFI），開創了電控技術在汽車發動機上應用的歷史。經過30年的發展，以電子計算機為核心的發動機管理系統（Engine Management System，EMS）已逐漸成為汽車（特別是轎車發動機）上的標準配置；1975年，美國凱迪拉克公司在部分車型上開始采用一種噴射系統，稱為博世L型。
20世紀70年代后，電子技術領域的集成電路、大規模集成電路和超大規模集成電路的發展，為汽車提供了速度快捷、功能強大、性能可靠、成本低廉的汽車電子控制系統。
1979年，通用汽車汽車公司率先在其汽車電控系統中采用故障自診斷功能后，世界上的各大汽車廠商紛紛效仿，在各自生產的電控汽車上都配備了故障自診斷功能。
20世紀80年代，歐、美、日所生產轎車基本都采用燃油噴射系統。電噴車生產廠家開始利用節氣門位置傳感器、水溫傳感器、進氣溫度傳感器等系列傳感器信號修正電腦計算的噴油脈沖時間，使發動機在任何工況下都能獲得較為理想的空氣、燃油混合物，即空燃比14.7：1。在此基礎上，各汽車生產廠家開始采用自動變速箱控制系統（TCU）、防抱死制動系統（ABS）、安全氣囊電控系統（SRS）、巡航控制系統（CC）、制動防側滑系統（ASR）及空氣懸掛系統（AIR SUSPENSION SYSTEM），包括將空調、音響等附屬設施也用計算機進行集成控制。
1983年，瑞士蘇黎世聯邦理工學院（ETH）發表高壓共軌燃油噴射系統的研究論文，這是第一代高壓共軌技術。基于此研究成果，1997 年，德國博世公司公司生產出第一代高壓共軌產品，批量應用于Mercedes -Benz C220轎車的CDI柴油機，之后博世高壓共軌系統成為乘用車和商用車批量配套主流燃油噴射系統。高壓共軌系統對噴射壓力和多次噴射控制兩大優勢是柴油機提高缸內凈化效率、減少有害排放產物的主要措施，被稱為20世紀內燃機技術的三大突破之一。
2001年，瑞士蘇黎世聯邦理工學院發布第二代高壓共軌燃油噴射技術。歐洲已實施的歐Ⅵ第二階段排放法規中，燃油系統技術路線統一為電控高壓共軌系統，普遍采用系統壓力220MPa以上，電磁閥響應時間達到 0.2ms，主預噴間隔可達0.1ms，每循環最多實現9次噴射。匹配乘用車和LCV產品B10壽命達50萬千米，匹配重型商用車B10壽命達120萬千米。
工作原理
內燃機
內燃機是依靠燃燒將燃油中的化學能轉換為熱能和動能以推動活塞。燃燒過程中，燃油中的碳氫鏈被打開，并與氣缸中的空氣發生作用，產生新的物質，釋放出熱能。形成新物質是需要吸收能量的——稱之為。對于一臺發動機來說，碳氫鏈發生反應所釋放的能量必須大于廢氣所吸收的能量。這些廢氣隨后將通過氣缸出氣閥排出。內燃機有多種形式，例如四沖程、兩沖程等。
單缸四沖程發動機
汽油發動機
當活塞從上止點（活塞頂面離曲軸中心最遠處）向下止點（活塞頂面離曲軸中心最近處）運動時（相當于曲軸轉角0°～180°），進氣門開啟，排氣門關閉，電控噴油器向進氣道噴油，空氣與汽油混合后便被吸入氣缸，該過程稱為進氣行程。
當活塞繼續從下止點向上止點運動時（相當于曲軸轉角180°～360°），進、排氣門關閉，進入氣缸的混合氣被壓縮，該過程稱為壓縮行程。
在壓縮行程末，火花塞開始點火，進、排氣門都關閉，進入氣缸的可燃混合氣被點燃、燃燒，放出大量的熱能，導致氣缸內氣體壓力和溫度迅速增加（最高壓力達5MPa，最高溫度達2800K），氣體體積急劇膨脹，推動活塞從上止點向下止點運動（相當于曲軸轉角360°～540°），通過連桿使曲軸旋轉并輸出機械能，該過程稱為做功行程。
活塞繼續從下止點往上止點運動（相當于曲軸轉角540°～720°），進氣門關閉，排氣門開啟，燃燒后產生的廢氣被排出氣缸，該過程稱為排氣行程。排氣結束后，又重新進行進氣、壓縮、做功和排氣行程，循環往復。
柴油發動機
柴油機所用的燃料是柴油。與四沖程汽油機相比，基本結構特點是無火花塞，噴油器直接安裝在氣缸頂，向氣缸內噴油。其工作原理與四沖程汽油機有所不同，在進氣行程進入氣缸的是空氣，而非可燃混合氣。在壓縮行程末期，柴油經噴油泵將油壓提高到10MPa以上，通過噴油器噴入氣缸，與壓縮后的高溫空氣混合，形成可燃混合氣（而汽油機的混合氣一般是在氣缸外面的進氣管道內形成的）。柴油機壓縮比高，壓縮末期壓力可達3～5MPa，溫度可達530～730℃，遠超柴油自燃溫度，故自行著火燃燒并使氣缸內壓力、溫度急劇升高，瞬時壓力為5～10MPa，瞬時溫度為1530～1930℃。在高壓氣體推動下，活塞向下運動并帶動曲軸旋轉。
進氣門打開，排氣門關閉，從進氣門吸入空氣到氣缸中，然后進氣門關閉。
活塞上升并壓縮吸入的空氣，使空氣因壓縮而變得非常熱。燃油噴射器將燃油噴入氣缸并混入熱空氣中。
柴油與空氣的混合氣越來越熱，以至于溫度升高到可以自燃。混合氣燃燒爆炸的力量將活塞向下推動，并通過連桿推動曲軸旋轉。
排氣門打開。旋轉的曲軸推動活塞向上運動，活塞將燃燒后的廢氣從排氣門推出氣缸。
單缸二沖程發動機
汽油發動機
二沖程汽油機的工作循環中，進、排氣均由活塞來控制，無氣門機構，其工作循環的進氣、壓縮、做功和排氣四個過程僅在活塞運行的兩個行程中（即曲軸旋轉360°）完成。與四沖程發動機相對，二沖程發動機完成一個工作循環，曲軸只轉一周，而四沖程發動機要轉兩周。
在曲軸的帶動下，活塞由下止點向上止點運動，當活塞將換氣孔、排氣孔和進氣孔都關閉時，活塞開始壓縮進入氣缸的混合氣，同時在活塞的下方形成一定的真空度。因此當進氣孔開啟時，燃油供給系統供應的混合氣被吸入箱內，直至活塞到達上止點，完成壓縮和進氣行程。
當活塞接近上止點時，火花塞產生電火花，點燃混合氣后形成的高溫、高壓氣體，推動活塞向下止點運動做功。當活塞下行到關閉進氣孔后，下方曲軸箱內的可燃混合氣被預壓。當活塞下行到排氣孔開啟時，廢氣在壓力作用下經排氣孔排出，緊接著換氣孔開啟，曲軸箱內預壓的混合氣經換氣孔進入氣缸，氣缸內廢氣被排出，這一過程為做功和排氣行程。
柴油發動機
二沖程柴油機的工作循環與二沖程汽油機工作循環也有很多相似之處， 所不同的是進入氣缸的不是可燃混合氣， 而是空氣。
活塞自下止點向上止點移動。行程開始前，進氣孔和排氣門均開啟，提高壓力后的空氣進入氣缸進行換氣。當活塞繼續上移時，進氣孔被關閉，繼而排氣閥也關閉，空氣被壓縮。
當活塞接近上止點時，噴油器向缸內噴入霧狀柴油，隨后其自行燃燒。燃燒的高溫、高壓氣體推動活塞下行做功。活塞下行約2/3行程時，排氣門開啟，廢氣靠自身壓力排出氣缸。此后進氣孔開啟，進行換氣。
多缸發動機
多缸發動機是由多個結構相同氣缸組成，共用一個機體、一根曲軸。曲軸曲柄布置使各缸做功行程均勻分布于720°曲軸轉角內。如四缸發動機曲軸相鄰工作缸的曲柄夾角為180°，曲軸每轉180°便有一個氣缸做功；六缸發動機曲軸每轉120°便有一個氣缸在做功。由于單缸發動機功率小，轉速不均勻，工作振動大，現代汽車發動機大都采用多缸發動機，常用四缸、六缸、八缸發動機。氣缸數越多，發動機工作越平穩，結構越復雜。
電動機
電動機可使儲能系統中存儲的能量轉換為車輪的動能。其工作原理是電磁場和磁體之間的相互作用，即在導體線圈中通電，會產生出與四氧化三鐵性質類似的電磁場，此時把線圈（稱為電磁體）置于另一個磁體附近，兩者之間就會相互吸引或排斥，引起運動。電動機是根據該原理使磁體產生連續旋轉運動，即電動機的定子（靜止部分）和轉子（運動部分）共同作用將電能轉換為機械能。在有刷直流電動機中，電磁場的方向是隨著磁體磁極位置的變化而變化的。如果電磁場方向固定不變，那么轉子只能轉動180°， 一旦電磁場的北極與磁體的南極洲對齊（反之亦然），轉子就會停止轉動。而電刷可使轉子每轉180°，電磁場極性就發生一次反轉，這是電動機轉動的關鍵，即只要電磁場方向變化，轉子就可能產生連續的轉動。
特斯拉于1888年發明了交流（AC）電動機，無刷電動機產生。將永磁體安裝在轉子上，給定子接上可變電源，就可以不依賴換向器而產生變化的電磁場來驅動電動機。隨著電力電子技術發展，交流異步電動機、交流開關磁阻電動機和永磁電動機成為電動汽車的主要選擇，但其工作原理始終未變，即依靠電磁場和磁體之間的相互作用。在驅動過程中，電能轉換裝置按照DC-AC逆變器模式工作，把蓄電池的直流電變換為交流電供給交流電機；在制動能量回收過程中以AC-DC變換器模式工作，把交流發電機發出的電能轉換為直流電，向蓄電池充電。在三相異步電機中，定子繞組是一個對稱的三相繞組。當三相異步電機接到三相電源上時，定子繞組就能產生一個旋轉磁場。該磁場切割轉子繞組，在轉子繞組中感應電動勢。如果轉子繞組電路閉合，則會產生轉子電流，該電流與定子旋轉磁場相互作用，使轉子繞組導體受到電磁力作用，從而使轉子跟著定子旋轉磁場同方向旋轉，電機就能帶動機械負荷。如果三相異步電機轉子的轉速與旋轉磁場的轉速相同，則轉子繞組的導體不切割旋轉磁場的磁力線，導體中就沒有感應電動勢和電流，也就不會產生電磁力使轉子轉動。
基本構造
內燃機
汽車內燃機基本構造是在一個機體上安裝曲柄連桿機構和配氣機構，并配備供給系統（空氣供給系統、燃料供給系統）、點火系統（柴油機無點火系統）、潤滑系統、冷卻系統和起動系統 。其中、汪克爾發動機以無氣門的特點區別于傳統的汽車發動機，它需要連桿向曲軸傳遞功率， 轉子（旋轉的活塞）系直接在偏心軸上運轉， 并由偏心軸輸出轉矩。
機體組件
機體組件是發動機的骨架，其上安裝著發動機的主要零件和附件，主要由氣缸體、氣缸蓋、氣缸墊和油底殼等組成。材料方面，乘用車發動機氣缸體和氣缸蓋逐漸實現從鑄鐵向鑄鋁方向的轉變，甚至更輕的鎂合金也出現在了少數車型中；商用大功率柴油發動機氣缸體、氣缸蓋所使用材料已從HT200發展到HT250和HT300。
曲柄連桿機構
曲柄連桿機構的作用是將活塞頂的燃氣壓力轉變為曲軸的轉矩并輸出機械能。 曲柄連桿機構由活塞連桿組（主要有活塞、活塞環、活塞銷、連桿、連桿軸承等零部件）和曲軸飛輪組（主要有曲軸、扭轉減振器、飛輪等零部件）組成。曲軸材料主要有調質鋼曲軸、非調質鋼曲軸、球墨鑄鐵曲軸、鋁合金復合材料曲軸等。
配氣機構
配氣機構的作用是按照發動機要求，定時開閉各氣缸進排氣門， 使可燃混合氣（ 汽油機）或空氣（ 柴油機）及時進入氣缸并將廢氣及時排出氣缸。配氣機構由氣門組（主要有氣門、氣門座、氣門彈簧、氣門鎖片等零部件）和氣門傳動組（主要有凸輪軸、挺柱、推桿、搖臂及搖臂軸等零部件）構成。
供給系統
空氣供給系統
空氣供給系統的功用是根據發動機各缸的工作循環和著火次序適時地開啟和關閉各缸的進、排氣門，使足量的純凈空氣或空氣與燃油的混合氣進入氣缸，并及時地將發動機燃燒后的廢氣排出氣缸。空氣供給系統主要包括空氣濾清器、進氣管系、配氣機構、排氣管系、消聲器和渦輪增壓系統等。
發動機增加進氣量可提高循環供油量，從而提高發動機功率、改善燃油經濟性。渦輪增壓系統利用發動機所排出廢氣慣性沖力來推動渦輪機，使之高速旋轉，并通過傳動軸，帶動壓氣機高速旋轉，將空氣增壓，并經進氣管進入氣缸。按廢氣在渦輪機中流向不同，廢氣渦輪增壓器可分為徑流式和軸流式兩大類，汽車用發動機多采用徑流式渦輪增壓器，由離心式壓氣機、徑流式渦輪機和中間體三部分組成。
燃料供給系統
燃料供給系統的作用是不斷地輸送清潔的燃油和新鮮空氣，根據發動機的要求，配制出一定數量和濃度的混合氣，送入氣缸，并將燃燒后的廢氣從氣缸內排到大氣中去。汽油機燃料供給系統有化油器式和噴射式兩種類型，主要部件有空氣濾清器、進氣管道、空氣計量裝置、進氣歧管、節氣門體、噴油器、燃油箱、燃油泵、燃油濾清器、燃油壓力調節器等；柴油機燃料供給系統常用部件有空氣濾清器、進氣管道、進氣歧管、燃油箱、燃油濾清器、輸油泵、噴油泵、噴油器等。
隨著汽車技術的發展， 電控燃油噴射系統（Electronic Fuel Injection）已取代化油器式。電控燃油噴射系統主要由空氣測量控制系統、燃油供給系統、電控系統組成。其中電控系統由傳感器、電控單元（Electronic Control Unit，ECU）和執行器三部分組成。主要控制有噴油時刻控制和噴油量控制。噴射控制是以電控單元為中心，用安裝在發動機不同部位上的各種傳感器測定發動機各工作參數，將其轉化為ECU能接受的電信號并傳達；ECU對輸入信號進行運算、處理、分析和判斷后向執行器發出指令，最終通過噴油器定時、定量地把汽油噴入進氣道或氣缸內，使發動機在各工況下都能獲得最佳濃度混合氣。按燃油噴入位置分為進氣管噴射方式和缸內直接噴射方式，其中進氣管噴射系統又分為單點汽油噴射系統（SPI）和多點汽油噴射系統（MPI）。目前歐美汽油機燃油噴射系統全部采用缸內直噴技術。電控噴油系統其他控制功能還包括怠速轉速控制、起動噴油量控制、各缸噴油均勻性控制、過渡性能與煙度控制、噴油規律與噴油壓力控制、廢氣再循環控制和擴展功能（如增加自診斷、 安全保護與自適應控制等）。
點火系統
在汽油機中，氣缸內的可燃混合氣是通過電火花點燃的，其氣缸蓋上裝有火花塞。 能夠定時在火花塞電極間產生電火花以點燃氣缸內混合氣的全部設備稱為點火系統。主要部件包括蓄電池、點火開關、點火線圈組件、傳感器、電控裝置、火花塞等。
潤滑系統
潤潤滑系統的作用是向零件表面輸送清潔潤滑油，以實現液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機件磨損， 并有清洗、冷卻、防銹和密封功用。 潤滑系統通常由機油泵、機油濾清器、機油散熱器和油底殼等組成。
冷卻系統
冷卻系統的作用是保證發動機在最適宜的溫度狀態下工作。 發動機上采用的冷卻方式主要有水冷式和風冷式兩種。 水冷式發動機的冷卻系統主要部件有冷卻液套、水泵、 風扇、散熱器、節溫器等； 風冷式發動機主要結構有風扇和散熱片。
起動系統
發動機起動是指曲軸在外力作用轉動到發動機自動怠速運轉的全過程，包括外力轉動發動機曲軸--活塞往復運動--氣缸內可燃混合氣燃燒膨脹做功--推動活塞向下運動使曲軸旋轉--發動機自行運轉。完成起動過程所需要的裝置，稱為發動機起動系統，其主要部件有蓄電池、起動開關、起動電動機等。
電動機
電動機主要由定子和轉子兩部分組成，轉子是唯一運動機構，相對于電動機其他部分旋轉運行。
直流電機
直流電機定子的主要作用是產生磁場，由機座、主磁極、換向極、端蓋、軸承和電刷裝置等組成；轉子的主要作用是產生電磁轉矩和感應電動勢，是直流電機進行能量轉換的樞紐，通常又稱為電樞，由轉軸、電樞鐵心、電樞繞組、換向器和風扇等組成。在電機的定子和轉子之間有氣隙，氣隙大小及定子和轉子的結構形式對電機的性能有重要影響。
交流異步電機
三相異步電機的定子和轉子采用硅鋼片疊壓而成。其兩端采用端蓋封裝，在轉子和定子之間沒有相互接觸的部件。定子主要由定子鐵心、 定子繞組和機座三部分組成。其中，定子繞組是一個對稱的三相繞組。其作用是產生旋轉磁場和吸收電功率。轉子主要由轉子鐵心和轉子繞組兩部分組成。轉子繞組的作用是感應電動勢和電流，并與定子磁場作用產生轉矩輸出機械功率。轉子繞組有籠式和繞線式兩種。
永磁電機
永磁電機主要分為永磁同步電機（ Permanent 磁鐵 Synchronous Motor，PMSM）和無刷直流電機（ Brushless DC Motor，BDCM）。永磁同步電機是用永磁體取代繞線式同步電機轉子中的勵磁繞組，省去了勵磁線圈、集電環和電刷。根據永磁體在轉子上位置不同，分為永磁體內置式電機（SPM）和永磁體外置式電機（IPM）。內置式轉子嵌入永磁體，導致轉子機械結構上的凸極特性，按永磁體磁化方向可分為徑向式、切向式和混合式；外置式根據永磁體是否嵌入轉子鐵心中，可分為面貼式和插入式兩種。面貼式的轉子永磁體一般為瓦片形，通過合成粘膠粘于轉子鐵心表面；插入式的永磁體嵌入到轉子鐵心中，兩永磁體間的鐵心成為鐵磁介質突出的部分。
開關磁阻電機
開關磁阻電機（Switched Reluctance 摩托車，SRM）是一種新型電機，由雙凸極的定子和轉子組成，其定子、轉子的凸極均由普通的硅鋼片疊壓而成。采用集中繞組結構，轉子既無繞組又無永磁體，適用于頻繁正反轉及沖擊的負載。徑向的兩個繞組串聯成一個兩極磁極，稱為“一相”。SRM可以設計成多種不同的相數結構，定子、轉子的極數有多種不同的搭配，可以設計成單相、兩相、三相、四相及多相等不同相數結構，低于三相的SRM一般沒有自起動能力。相數多有利于減小轉矩脈動，但同時也導致結構復雜，主開關器件多，成本增高。目前應用較多的是三相6/4極結構和四相8/6極結構。開關磁阻電機按氣隙方向可分為軸向式、徑向式和徑向軸向混合式結構。
主要分類
內燃機
電動機
電動汽車所采用電機種類較少，功率覆蓋面也很窄。最早應用于電動汽車的是直流電機（DC 摩托車），隨著電子技術、機械制造技術和自動控制技術的發展，交流異步電機、永磁電機和開關磁阻電機（SRM）在很多方面顯示出比直流電機更優越性能，正在逐步取代直流電機。
直流電機
20世紀80年代前，幾乎所有電動車輛牽引電機均為直流電機（DC Motor）， 如法國的雪鐵龍SAXO電動轎車和日本大發森雅HIJET電動面包車均達年產1萬輛的規模。直流電機具有起步加速牽引力大、 控制系統較簡單等優點，其缺點是有機械換向器，在高速大負荷下運行時，換向器表面會產生火花，所以電機轉速不能太高。直流電機可分為永磁式電機和繞組式電機，前者無勵磁繞組且永磁體的磁場不可控制，后者有勵磁繞組且磁場可由直流電流控制。小功率電機采用永磁式電機，大功率電機大多采用串勵、并勵及復勵電機等有勵磁繞組的電機。
交流異步電機
三相異步電機即三相交流感應電機（ACIM），廣泛應用于大型高速的電動汽車中，有籠型異步電機和繞線轉子異步電機兩種。籠型異步電機較為廣泛，其結構簡單、堅固，價格低，維護方便，運行可靠。與同樣功率直流電機比較，效率較高，質量減小約50%。異步電機功率覆蓋面廣，從零點幾瓦到幾百千瓦，轉速12000~15000r/min；采用空氣冷卻或液體冷卻方式，冷卻自由度高，對環境適應性好，并能實現再生反饋制動。其缺點是輕載時效率較低，恒功率轉速范圍很窄，因其轉子電流導致轉子發熱，需要更多能量用于轉子冷卻。加上無獨立勵磁繞組，其電樞繞組（定子繞組）既是勵磁繞組又是轉矩繞組，感應電機屬多變量、強耦合的非線性系統，其勵磁與轉矩之間的耦合使得感應電機控制比較困難。目前主要應用于中、大功率的驅動系統中。
永磁電機
永磁電機的效率在各種電動機中是最高的。其能量密度高、效率高、體積小、慣性小、響應快，應用前景好。根據供電方式不同，永磁電機分為無刷直流電機（BDCM）和永磁同步電機（PMSM）。永磁電機主要優勢在于永磁體可不消耗任何能量（與異步電動機相比）而產生較強的磁場。 此外，高功率密度的特點可以使永磁電動機的體積設計得更為緊湊。由于高磁密的永磁體是用昂貴的稀土材料制成的，所以永磁電動機的成本較高。另外，永磁電動機也有恒功率轉速范圍較小的問題。受到永磁材料工藝影響和限制，其功率范圍較小，最大功率僅幾十千瓦；永磁材料在受到振動、高溫和過載電流作用時，其導磁性能可能會下降或發生退磁現象，導致永磁電機性能降低，嚴重時損壞電機，故在使用中須嚴格控制此類現象；在恒功率模式下，因操控復雜導致驅動系統造價較高。
無刷直流電機采用梯形波三相電流向定子繞組供電，具有直流電機的外特性而無換向器和電刷組成的機械接觸結構。電機采用永磁體轉子，無勵磁損耗；發熱的電樞繞組裝在外面的定子上，散熱容易；無換向火花，壽命長，運行可靠，維修簡便，與直流電機、感應電機相比，具更高能量密度和效率。
永磁同步電機采用正弦波三相電流向定子繞組供電，恒轉矩區延伸到電機最高轉速50%處左右，對提高汽車低速動力性能有很大幫助；電機最高轉速達10000r/min以上；功率密度高、調速性能好，在寬轉速范圍內運行效率高（90%～95%），較永磁無刷直流電機性能更優。
開關磁阻電機
開關磁阻電機（SRM）結構簡單，具有成本低、可靠性高的優點，同時還有較好的轉矩/轉速特性和較寬的恒功率轉速范圍。開關磁阻電機的運行遵循“磁阻最小原則”———磁通量總是沿磁阻最小的路徑閉合。當定子的某相繞組通電時，所產生磁場由于磁力線扭曲而產生切向磁拉力，迫使相近的轉子極即導磁體旋轉到其軸線與該定子極軸線對齊的位置，即磁阻最小位置。與感應電機相比，開關磁阻電機在成本、效率、功率密度、調速性能、可靠性和散熱性能等方面具有一定優勢，適于在高速、高溫環境下工作。同時，電機可實現良好控制特性，容易智能化，能通過編程和替換電路元器件，能滿足不同類型電動汽車的運行要求。由于開關磁阻電機具有高度的非線性，其驅動系統較復雜，其雙凸極結構不可避免地存在轉矩波動，噪聲是開關磁阻電機最主要缺點。
內燃機性能指標
汽車內燃機性能指標主要有動力性能指標、經濟性能指標、運轉性能指標及耐久可靠性指標等。
動力性能指標
有效轉矩
內燃機曲軸輸出的平均轉矩稱為有效轉矩，以表示， 單位為 N·m。 有效轉矩與外界施加于曲軸上的阻力矩相平衡， 可以用內燃機的發動機臺架試驗方法測得。
平均有效壓力
指單位氣缸工作容積所輸出的有效功， 以表示， 單位為 KPa。 平均有效壓力越大，動力性能越好。
發動機的值一般在下列范圍內：
有效功率
內燃機曲軸輸出的功率稱為有效功率， 用表示 （單位為 kW），等于有效轉矩與曲軸角速度的乘積， 即：
式中 ——有效轉距 （N·m）；
——曲軸轉速 （r/ min）。
有效功率也可計算為：
式中 ——平均有效壓力 （kPa）；
——氣缸工作容積 （m3 ）；
——曲軸轉速 （r/ min）；
——氣缸數；
——沖程系數， 二沖程= 1， 四沖程= 2。
由于內燃機及其輔助機構固有的機械損耗，其效率約為15%～18%左右（電驅動系統的效率可超過90%） 。
標定功率
產品銘牌上標明的功率稱為標定功率。鑒于汽車內燃機經常在部分負荷下，即較小功率下工作，僅克服上坡阻力和加速等情況下才短時間地使用最大功率，為保證其有較小的結構尺寸和質量，經常用15分鐘功率作為標定功率。即在標準環境下，內燃機能連續穩定運轉15分鐘時的最大有效功率。
升功率
升功率指發動機在標定工況下每升氣缸工作容積所發出的有效功率，以（單位為kW/L）表示， 可計算為：
是評定一臺內燃機整機動力性能和強化程度的重要指標之一，升功率越大， 其動力性能越好。
經濟性能指標
燃油消耗率
在1h內發動機每發出1kW有效功率所消耗的燃油質量（以g為單位），稱為燃油消耗率，用[單位為g/（kW·h）] 表示。 可按下式計算：
式中 ——發動機每小時消耗的燃油質量 （kg /h）；
——發動機的有效功率（kW）。
有效熱效率
燃料中所含的熱量轉變為有效功的比例稱為有效熱效率， 用表示， 可按下式計算：
式中 ——發動機有效功 （kJ）；
——燃料中所含的熱量 （kJ）。
當測得內燃機有效功率和每小時消耗的燃油質量時， 則：
或
式中 ——燃料低熱值 （kJ/ kg）。
現代汽車汽油機的值一般為0.30左右， 柴油機的值為0.40左右。
運轉性能指標
排放指標
內燃機的排氣中含有多種對人體有害的物質， 主要有一氧化碳（ CO）、碳氫化合物（HC）、氮氧化物（NOx）、光化學煙霧、二氧化硫（SO2 ）、醛類和微粒（含碳煙）等。有資料顯示,當汽車保有量為6億輛時，每年向大氣中排放的有害物質高達 7億噸，嚴重污染了大氣，已形成公害。各國根據本國情況都制定了相應的汽車排放標準。如加利福尼亞州汽車排放法規是目前世界上最嚴的標準。中國排放標準參照歐洲法規體系。2016 年，中國環境保護部和工業信息化部發布公告，從2017年1月1日起，中國所有地區在售輕型汽油車需符合國V排放標準，比歐洲標準更嚴格。
噪聲
噪聲是內燃機發動機工作時發出的一種聲強和頻率無一定規律的聲音，主要有燃燒噪聲和機械噪聲，其損害人的聽覺器官并傷害神經系統、心血管系統、消化系統和內分泌系統，容易使人性情煩躁，反應遲鈍，甚至耳聾，誘發高血壓和神經系統的疾病。汽車是城市主要噪聲源之一，內燃機發動機又是汽車的主要噪聲源。
起動性能
起動性能是表征內燃機起動難易的指標。內燃機起動性能好，便于汽車起步行駛，同時減少起動時的功率消耗和發動機的磨損。起動性能一般以在一定條件下的起動時間長短來衡量。中國標準規定，不采用特殊低溫起動措施，汽油機在-10℃、柴油機在-5℃以下的氣溫條件下起動，能在15秒以內達到自行運轉。
可靠性、 耐久性能指標
可靠性
可靠性是指內燃機在規定運轉條件下，具有持續工作，不致因為故障而影響正常運轉的能力。一般以保證期內的不停車故障數、停車故障數、更換主要零件和重要零件數等具體指標來衡量。
耐久性
耐久性是指內燃機在規定運轉條件下，長期工作而不大修的性能。一般以內燃機從開始使用到第一次大修前累計運轉的時間表示。對于不同用途的內燃機，內燃機各項性能指標要求也不同。各指標之間既相互聯系又相互制約，如為了滿足排放指標，則不得不降低內燃機的動力性能或經濟性能。
內燃機特性
速度特性
內燃機速度特性是指內燃機在燃料供給調節機構位置（汽油機為節氣門開度，柴油機為供油拉桿位置）固定不變時，內燃機性能參數（有效轉矩、功率、燃油消耗率等）隨轉速變化的曲線。其中，燃料供給調節機構在最大供給位置得到的速度特性為內燃機外特性；在部分開啟位置下得到的速度特性為部分負荷速度特性。內燃機外特性曲線可反映內燃機發動機最高動力性能，僅一組，即內燃機最大有效功率、最大有效轉矩、最大有效燃油消耗率及相應轉速；部分負荷速度特性曲線有無數組，與燃料供給調節機構位置對應。內燃機的部分負荷速度特性曲線低于發動機外特性曲線。
內燃機負荷
內燃機負荷是指當時內燃機發出的功率與同一轉速下可能發出最大功率之比，以百分數表示。外特性曲線上各點表示在各轉速下的全負荷工況，同一條部分負荷速度特性曲線上各點負荷值并不相同。在同一轉速下，節氣門開度越大表示負荷越大。
電動機性能指標
電機的性能指標主要有額定功率、轉矩和轉速等。
額定功率
額定功率是額定條件下電機軸上輸出的機械功率。額定功率應保證電動汽車能夠在各種工況下運行。如果選擇過小，電機經常工作在過載狀態；如果選擇功率太大，則經常工作在欠載狀態，效率及功率因數降低，浪費電能且增加動力電池的容量，綜合經濟效益下降。故驅動電機額定功率應能同時滿足汽車對最高車速、加速時間及爬坡度的要求。
峰值功率
在規定的時間內，電機允許輸出的最大輸出功率稱為峰值功率。
轉速
額定轉速是在額定電壓輸入下，以額定功率輸出時對應的電機最低轉速。驅動電機的額定轉速應符合電機的轉矩- 轉速特性要求，在起動即低轉速時得到恒定的最大轉矩，同時在高轉速時得到恒定的較高功率。
最高轉速是在無帶載條件下，電機允許旋轉的最高轉速。電機最高轉速選擇要結合傳動系減速比、電機效率和連續傳動特性考慮。最高轉速應能達到基速的3~5倍。
轉矩
額定轉矩是電機在額定功率和額定轉速下的輸出轉矩；電機轉子在所有角位堵住時所產生的轉矩最小測得值稱為堵轉轉矩，峰值轉矩是電機在規定的持續時間內允許輸出的最大轉矩。最大轉矩要滿足汽車起步轉矩和最大爬坡度的要求。
機械效率
機械效率是在額定運行時電機軸上輸出的機械功率與電機在額定運行時電源輸入到電機定子繞組上的功率之比值。電機及控制器整體效率是電機轉軸輸出功率除以控制器輸入功率。
特性
電動汽車用驅動電機需要頻繁起動和停車，并承受較大的加速度或減速度，同時要求低速大轉矩爬坡、高速小轉矩運行和運行速度范圍寬，受車輛空間限制，為減小車輛自重，提高車輛有效載荷，驅動電機要求具有功率密度較大、效率較高的特點。
關鍵技術
高壓共軌燃油噴射技術
高壓共軌燃油噴射技術對于柴油機和汽油機混合氣形成和燃燒過程的發展起到極大推動作用。高壓共軌燃油噴射系統不僅可以提高噴射壓力，且噴油壓力不受發動機轉速影響，還可通過多次噴射改善噴油規律，從而使燃燒過程優化，降低NOX和PM排放。如歐VI柴油機產品的噴油壓力為200～240MPa，可實現7次噴油；缸內直噴汽油機噴射壓力達20～35MPa，可通過多次噴射控制混合氣形成和燃燒放熱過程，改善PM排放和冷起動性能。
增壓和動力強化技術
增壓系統發展的主要目的是強化動力、增加低速轉矩、降低排放和油耗。通過增壓技術實現發動機小型強化（Downsize）是輕型車用發動機發展趨勢，其基本概念是通過功率強化，用小排量發動機取代大排量發動機，使發動機重量減輕、摩擦損失減少、熱量損失減少、泵氣損失下降且常用工況運行在較高負荷的低比油耗區域，既減少發動機的油耗和排放，又保持功率和轉矩不變或略增加。渦輪增壓的直噴汽油機（TGDI）是在缸內直噴汽油機（GDI）的機型上增加渦輪增壓，與柴油機增壓技術相比，汽油機增壓技術要承受更高的排氣溫度（950～1050℃）、更寬的轉速范圍和流量范圍，其技術特點包括電子控制的廢氣放氣閥、全浮動軸承等。為改善低速條件下的動態響應和提高低速轉矩，還采用排氣歧管和增壓器殼體的一體化結構、渦輪增壓串聯機械增壓等技術。通過增壓技術實現降速強化（Downspeed）是重型車用柴油機發展趨勢，即通過降低發動機轉速，降低摩擦損失，從而提高機械效率，改善燃油經濟性。降速強化技術核心是提高平均有效壓力，已使重型車用柴油機轉速從2200～2500轉r/min降低到1800～2000r/min。
排放控制技術
在發動機機內凈化技術上，采用帶中冷器的高壓循環和低壓循環兩種廢氣再循環（EGR）系統，EGR量的控制精確而快速。在柴油機排氣后處理技術上，采用氧化催化反應器（DOC）可降低HC/CO排放達95%以上；采用柴油機顆粒過濾器（DPF），可降低顆粒排放質量達90%以上；采用可選擇性催化反應器（SCR）和稀燃NOX 獲器（LNT）均可降低NOX達85%以上。其中，SCR和LNT在轎車和輕型卡車上均有應用，在重型載貨汽車上大都采用SCR來降低NOX排放。在汽油機排氣后處理技術上，采用三元催化轉化器，當發動機在理論空燃比附近運行時可同時降低HC、CO和NOX達95%以上；在缸內直噴汽油機顆粒排放后處理上，采用用于汽油機的顆粒過濾器（GPF），可使顆粒質量（PM）和數量（PN）排放滿足歐Ⅵ排放法規要求。
熱管理技術
為減少發動機的散熱損失，按照發動機實際運行工況對冷卻系統和潤滑系統的熱流進行優化，對冷卻水泵、風扇和機油泵等按照工況的需求進行調控和開關，調節高溫和低溫冷卻循環，根據排放要求適時旁通增壓中冷及EGR冷卻等。此外，DPF或 GPF、SCR、LNT等后處理器的最佳轉化效率優化和再生過程控制，都需要提高排氣溫度，因此對排氣溫度的控制也成為熱管理技術的一項重要內容。同時，與汽油機相比，柴油機的熱管理系統更加復雜，因為柴油機采用了高壓和低壓EGR系統、有復雜的DPF和 SCR（或LNT）后處理系統、還可能采用朗肯循環系統，所以在柴油機上開展熱管理研究，優化冷卻系統和熱量分配，將是未來重要的技術發展之一。
潤滑技術
潤滑技術是提高發動機有效熱效率的重要途徑。通過氣缸和活塞環、曲軸和軸承、配氣系統等結構改進，潤滑系統優化控制，潤滑油改進等措施，達到降低摩擦損失的目的；對于油泵、水泵、風扇、發電機等附件，實行電子控制，按照工況變化控制其運行狀態，降低附件功耗損失；在氣道設計、配氣機構設計、排氣背壓控制、節氣門控制上進行細致優化，降低進排氣阻力，提高充氣效率。
高效清潔燃燒技術
采用可變渦流和滾流、可變截面增壓（VGT）或二級增壓、可變配氣相位和升程（VVT、VVL）、米勒循環進氣相位等新型可變燃燒技術，可改善部分工況油耗和排放并兼顧全工況綜合性能。其中，可變配氣相位（VVT）已在汽油機上廣泛應用，但由于采用節氣門調節負荷，故部分負荷泵氣損失大，導致汽油機燃油經濟性差，在采用可變氣門升程（VVL）和可變氣門型線（VVA）后，可通過氣門運動來控制進氣流量，去掉節氣門以改善部分負荷燃油經濟性。此外，VVL和VVA能夠比VVT在更寬廣的轉速和負荷范圍內優化充氣效率，減少泵氣損失，從而進一步提高熱效率和燃油經濟性。在這些技術綜合運用方面，需要對發動機燃燒過程進行精細地設計和匹配，需要在寬廣的轉速和負荷范圍內對噴油、流動、EGR、配氣相位等進行多模式、分區段的燃燒控制。燃燒過程在全工況運行范圍內進行精細優化和匹配已成為現代發動機最重要的研發工作之一。
廢氣能量利用技術
內燃機排氣能量損失占三分之一左右，充分利用這些能量對于提高燃油經濟性具有重要意義。廢氣渦輪增壓和廢氣再循環是兩種已經產品化應用的排氣能量利用方式。國際上正在開展研究的廢氣能量利用技術還有動力渦輪、朗肯循環和熱電材料發電等，目的是進一步回收排放余熱，提高循環有效熱效率。其中朗肯循環技術已在大型船舶內燃機和發電內燃機上應用，在車用內燃機上的應用有待開發。
雙向逆變式充放電技術
電動汽車中已經應用的雙向逆變式充放電技術，其雙向逆變器集驅動電機、車載充電器、直流充電站三者功能于一身，既可把電網的交流電轉換為直流電實現充電，又能把電池里的直流電反向轉換為交流電對車外用電器供電。應用雙向逆變充放電技術的電動車可通過車對電網模式實現削峰填谷； 車對車模式實現車輛之間互相充電； 車對負載模式可實現在車輛離網時的緊急狀況下應急供電。
電驅系統永磁化、數字化和集成化技術
永磁電機具有效率高、比功率較大、功率因數高、可靠性高和便于維護的優點，電機的永磁化是電驅動技術的重要發展方向之一；數字化包括驅動控制數字化、驅動到數控系統接口的數字化和測量單元數字化等。隨著微電子學及計算機技術的發展，高速、高集成度、低成本的微機專用芯片以及DSP等的問世及商品化，使得全數字控制系統成為可能。用軟件最大限度地代替硬件，除完成要求的控制功能外，還具有保護、故障監控、自診斷等其他功能。同時，電機與發動機總成或電機與變速器的集成有利于減小整個系統的質量和體積，并降低系統的制造成本。
發展趨勢
輕量化
世界各國對于未來汽車油耗的控制目標非常嚴格，小型和微型乘用車將得到大力發展。轎車和輕型車用發動機采用了小型強化（downsize）技術，發動機的排量和體積顯著縮小，但是功率覆蓋范圍并沒有降低，所以造成了較小排量的發動機可以取代較大排量的發動機，裝備在原較大排量發動機的汽車平臺上，這樣可將以前較大排量的發動機從平臺中去掉，簡化新產品型譜，促進發動機模塊式開發。
電動化
電驅動系統與內燃機系統相比具有更高的效率、更低的維護成本、更靈活的設計以及更好的性能等幾個優勢。這些優點源自其設計上兩個基本特點，即機械結構簡單和電動化。自工業革命以來，人類排放了越來越多的二氧化碳和其他溫室氣體（GHG），這類污染的主要來源就是人們燃燒的石化燃料；而地球石化燃料作為一種稀缺資源，又一直以一種危險的速率被加速消耗。消耗全球能源一半以上的內燃機所排出的CO2，對造成全球氣候變暖的溫室效應，起到了不可推卸的責任。汽車工業向新能源方向的轉變已不可避免。替代石油的主要方案有生物燃料和電動化，在沒有合適替代燃料的情況下，汽車技術面臨一次重要的轉型——從內燃機汽車轉向電驅動汽車，蓄電池電動汽車（BEV）在全球和本地范圍可同時滿足能源和環保要求。
智能化
電子控制技術最早僅應用于發動機燃油噴射系統上，控制噴油壓力、噴油定時和噴射次數等。隨著廢氣再循環、可變截面增壓器、可變渦流和滾流、可變配氣相位、排氣后處理器等技術的應用，以及對于整車變速器、油門踏板等傳動系統的控制，目前電子控制單元（ECU）要對發動機和整車多達十幾個參數進行獨立地控制。考慮到發動機不同運行工況、環境溫度、平均海拔等對發動機燃燒、性能和排放的要求，電子控制系統需要引入成百上千個獨立變量、二維變量、三維MAP圖、數據庫和預測模型，成為一個十分復雜的運算和控制“大腦”，指揮著發動機和車輛的運行。發動機電子控制系統的軟件和硬件開發，已經成為現代內燃機顯著的技術特征。
高效化
隨著排放法規和油耗法規日益嚴格，內燃機先進技術應用越來越多，開發過程越來越精細，也遇到了大量新挑戰，因此需要發展新的測試技術和模擬計算技術。在試驗測試技術方面，采用大量光學診斷設備和方法，用于對噴霧、流動、燃燒和結構進行可視化研究；發展顆粒數量PN的測試、更精確的PM排放測試、發動機瞬態性能測試等設備；發展發動機在線診斷儀器設備；提高發動機常規試驗測試精度，用以滿足日益嚴格的油耗和排放標定的需求。在模擬計算技術方面，采用更加先進的流動、燃燒、結構、性能等計算和預測軟件，網格處理更簡便、計算精度更高、計算速度更快，能夠較準確地預測發動機性能、油耗、排放和結構可靠性等，節約發動機開發成本和時間。
多元化
為了節約石油資源，減少 CO2 排放，內燃機工業界開展了大量燃料替代技術的研究和應用開發，這些替代燃料包括各種生物柴油、甲醇、乙醇、二甲醚、天然氣、液化石油氣、氫氣、各種燃氣（以甲烷為主要成分的混合氣體）等并已在發動機產品中得到實際應用。在一些國家加油站出售的燃料種類有柴油與生物柴油的混合燃料（如 B5、B10、B20 等）、汽油與甲醇或乙醇的混合燃料（如 E10、E20、M15 等）、壓縮天然氣、液化石油氣、以甲為主的混合燃氣等，燃料多元化發展趨勢非常明顯。
標準規范
內燃機
歐美等發達國家內燃機技術是全球內燃機行業的標桿。歐洲從20世紀70年代開始制定汽油車排放法規，80年代開始制定柴油車排放法規。1993年陸續開始實施歐Ⅰ到歐Ⅵ排放法規，同時加快降低對HC、CO及 NOX 和PM等排氣污染物排放限值。21世紀開始對溫室氣體CO2排放進行限制。美國輕型汽車排放標準是在1990年的空氣清潔法（Clean Air Act Amendments）中確定的，分為Tier1和Tier2兩個標準。乘用車和輕型貨車的排放標準Tier1于1991年6月公布，1997年執行；新乘用車和輕型貨車Tier2標準于2007年全部實施；重型車和中型乘用車Tier2標準2009年全部實施。美國乘用車和輕型貨車排放標準中規定污染物共5種，即NMOG、CO、PM、HCHO、NOx。截至2014年年底，中國汽車發動機領域技術標準共計170項，其中國家標準105項、行業標準 65 項，其中有69項是轉化國外標準而來，其余標準根據汽車發動機行業需要進行制（修）訂。
電動機
中國
中國在2001年就推出專門針對電動汽車電驅動系統進行測試和規范的推薦標準，并建立了符合國際要求的電動汽車電驅動系統測試基地，為全球電動汽車電驅動系統進行性能和功能的測試與標定。測試機構包括北京理工大學電動車輛國家工程實驗室、中國汽車技術研究中心、中國汽車工程研究院股份有限公司、上海機動車檢測中心等。
日本
日本在電動汽車研發、 制造和生產方面一直處于比較領先的地位，對電動汽車和電驅動系統標準方面的研究和制訂也一直比較完善。 其電動汽車標準的起草和制訂單位主要包括日本自動車研究所（JARI）、日本電動汽車協會（JEVS）、日本電動汽車協會技術導則（JEVA）、其制訂的標準包括JEVSZ107-1988《電動汽車電機及控制器聯合試驗方法》、JEVSZ806-1998《電動汽車術語電機和控制裝置》、JEVSZ701-1994《電動汽車電機及控制器聯合驅動測量》、JEVSE702-1994《電動汽車車上使用的等效電機的動力測量（轉矩和速度測量）》。
歐盟
歐盟在電動汽車及電驅動系統標準制訂方面，包括歐盟統一的相關標準和各個國家根據自己具體情況而制訂的國家標準。
美國
美國負責起草和制訂電動汽車及其電驅動系統相關標準的單位組織包括美國汽車工程協會（SAE）、美國國家交通運輸安全管理委員會（美國國家公路交通安全管理局）和美國電動車運輸應用協會（ ETA）。在電驅動系統方面，美國已頒布包括SAEJ2293.1-1997《電動汽車能量轉換系統 第1部分：功能安全和系統構造》和SAEJ2293.2-1997《電動汽車能量轉換系統 第2部分：通信信號和功能要求》在內的相關標準。
常見故障
啟停故障
啟停故障是一種較為常見的故障類型。發動機中的電路和輸油管如果存在問題，就很容易導致發動機無法正常的啟動與停止。此外，汽車車載蓄電池的電量情況也會影響到汽車的啟動和熄火，若是蓄電池電量不足，會造成汽車發動機的停動力和啟動力不匹配，導致汽車無法成功啟動。
油耗故障
汽車使用一段時間后，一部分汽車在駕駛時會出現燃油消耗嚴重的情況，這是汽車發動機很常見的一種故障之一。故障原因包括發動機在運轉過程中燃油與空氣沒有充分混合，沒有充分燃燒；發動機內部零件間磨損情況異常等。
噪聲故障
汽車發動機正常運行期間，其所產生的噪音十分小或者沒有噪音，同時發動機狀態較為穩定。當汽車發動機發出刺耳噪聲時應觀察是否發動機內部部件相互摩擦所發出。一般情況下，汽車發動機噪音故障的引發的主要原因包括汽車發動機出現油塞、燃燒不完全、支架問題等情況，應當結合發動機實際情況開展有效檢測排查，防范噪聲故障所帶來的不利影響。
尾氣故障
汽車在行駛過程中，排氣管排放出來的尾氣顏色呈現藍色或黑色，主要是發動機燃油和空氣混合不均勻及燃燒不充分所致；當發動機活塞環或油環在使用過程中磨損情況較嚴重時，易導致排氣管排出尾氣呈現藍色；當發動機加入燃油不符合標準，會造成尾氣顏色呈現白色。
抖動故障
發動機冷卻裝置存在問題時往往會發生抖動，檢修人員可根據發動機抖動狀況進行檢測。發動機無規律抖動有可能是發動機點火裝置出現問題，可對火花塞進行檢查；當火花塞在點火過程中發動機不發生抖動，很有可能是火花塞積碳；當火花塞點火時發動機發生抖動，很有可能與火花塞出現漏洞有關。
電動機故障
電動汽車電動機常見的故障現象包括異常噪音、失去動力、電動機過熱等，其可能的原因包括繞組損壞、軸承故障、冷卻系統問題、控制系統故障等。電動機故障主要分為電氣和機械兩類故障。電氣故障包含定子與轉子繞組時接觸不良或短路；機械故障包含軸承，關鍵螺釘損壞。診斷故障時主要采用儀器儀表檢測和感官檢測。感官檢測法即利用身體感官去判斷異常，例如利用傾聽法進行電動機系統運行異響判斷，利用研究觀察法發現系統中的存在的火花、破損、變形等現象，利用皮膚感受零部件溫度變化。儀器儀表檢測法利用專門的設備進行研究。電動汽車相對傳統汽車有更多的儀器儀表，這些儀表展示的數據與正常情況下的示數對比，直接且準確反應汽車的故障信息，明確故障誘因。
制造商
轎車和輕型貨車用發動機
在轎車和輕型貨車用內燃機產品領域，所需內燃機均由汽車企業自己生產提供，主要內燃機生產企業有美國的通用（GM）、福特（福特汽車公司）和克萊斯勒汽車公司（Chrysler）三大汽車公司，日本的本田技研工業（Honda）、日產汽車公司（Nissan）和豐田汽車（Toyota）三大汽車公司，現代汽車（Hyundai）和起亞（起亞）汽車公司，德國的大眾（VW）汽車公司等。其中，歐盟輕型車內燃機主要制造商還有雷諾汽車公司汽車公司、法國雪鐵龍、意大利菲亞特汽車公司、法國標致、美國福特、德國大眾和德國梅塞德斯—奔馳等汽車公司；日本內燃機絕大多數應用于乘用車、輕型卡車和客車，其產業發展與其汽車工業發展密不可分。
通用汽車的前身是別克汽車公司，創立于1903年；1909年，以別克和奧茲汽車公司合并而來的通用汽車，與奧克蘭汽車公司和凱迪拉克再合并，成為通用汽車。2009年起，通用汽車主要開發、生產和銷售別克、凱迪拉克、雪佛龍和通用卡車GMC品牌。據統計，截至2023年6月30日止的前12個月，其全球銷量規模為605.8萬輛，為全美銷量第一。內燃機技術方面，2018年推出的凱迪拉克XT4搭載2.0T可變缸渦輪增壓發動機，運用Tripower可變氣門管理技術，搭載三段式滑動凸輪軸，采用電子水泵+電控球閥模塊組成的ATM主動熱管理系統及35MPa高壓直噴系統、雙渦道單渦輪增壓器、全鋁缸蓋集成排氣歧管，具備低排放、低油耗、低速高扭等特點。電動車方面，通用汽車首款基于Ultium的產品于2021年推出，包括GMC悍馬EV和BrightDrop Zevo 600，隨后在2022年推出凱迪拉克LYRIQ。
日本豐田汽車公司是世界最大的汽車公司之一，其生產活動遍及世界各地，多款車型在美國、歐洲和亞洲暢銷。豐田汽車公司成立于1937年。2013年豐田汽車公司全球產量總計為1032萬輛。至2023上半年（4~9月）豐田汽車公司全球累計生產505.82萬輛，累計銷量517.24萬輛。2019年，豐田全球首發AR直噴發動機為雙噴射系統直噴引擎，裝配車型佳美（CAMRY）、凌志（LEXUS-ES）。其采用D-4S雙燃油噴射系統、VVT-iW可變氣門正時智能廣角、水冷EGR廢氣再循環系統和超高壓縮比12.7:1，實現最大扭矩199Nm，最大輸出功率123kW；2021年推出的裝配廣汽豐田威蘭達（WILDLANDER PHV）的TNGA2.5L發動機，其高熱效率41%、高壓縮比13，采用激光融覆氣門座及可變油泵，低摩擦機油等技術，實現最大扭矩254Nm，最大輸出功率154kW。電動車方面，2023年豐田汽車公司推出包括蘭德酷路澤車系首款電動化車型——Land Cruiser Se概念車（蘭德酷路澤Se），純電性能跑車FT-Se和純電跨界SUV FT-3e，其中，蘭德酷路澤Se是豐田歷史上首輛純電動的蘭德酷路澤。
大眾汽車集團成立于1938年，總部位于德國沃爾夫斯堡（Wolfsburg），是歐洲最大的汽車公司之一。位居全球工業企業十五強之列。在全世界擁有68家全資和股份制企業，集團旗下有奧迪、蘭博基尼Centenario、大眾、賓利汽車、保時捷、斯柯達、布加迪、杜卡迪、西亞特、曼（MAN）、斯堪尼亞（Scania）等12大汽車品牌。2022年，大眾汽車集團全球交付汽車超過820萬輛，銷售收入2792億歐元。在純電動產品方面，2022年推出奧迪e-tron GT、Q4 e-tron和Q5 e-tron三款全新車型及大眾汽車品牌首款純電動轎車ID.7。其中ID.7 VIZZION采用永磁同步電機，其峰值功率150kW，峰值扭矩310N·m。
中重型汽車用內燃機
美國中重型卡車用柴油機由康明斯發動機（Cummins）、底特律柴油機（底特律 diesel）、納威斯達（Navistar）、馬克（MACK）、佩卡（PACCAR）等柴油機制造商提供；歐洲重型載貨汽車和大客車（載重量大于3.5噸）的生產主要集中在德國戴姆勒（梅賽德斯-奔馳集團）集團（主要生產企業為梅賽德斯公司）、德國大眾集團（主要生產企業為曼公司和斯堪尼亞公司）、瑞典沃爾沃汽車公司（Volvo）集團和荷蘭達富（DAF）集團，歐洲重型車輛采用柴油機作為動力，部分柴油機由重型卡車生產企業自己提供，部分由專業柴油機制造商（如康明斯發動機等）提供；日本主要中重型載貨汽車和客車生產企業包括豐田汽車、日產汽車公司、五十鈴、日野、三菱集團等汽車公司。
康明斯創立于1919年，總部位于美國印第安納州哥倫布，在全球范圍內有10600多家認證經銷網點和500多家分銷服務網點，面向190多個國家和地區的客戶提供產品和服務支持。從康明斯公司于1956年在英國建立第一個海外生產廠以來，已經在英國、中國、印度等世界8個國家25個地區建立了生產基地，擁有17個研發機構和340多個測試實驗室，形成國際化研發和生產網絡，生產產量超過95萬臺，其中50%的產量在美國以外工廠完成。公司產品囊括柴油及天然氣發動機、發電機組、交流發電機、排放處理系統、渦輪增壓系統、燃油系統、控制系統、變速箱、制動技術、車橋技術、濾清系統，以及氫能制造、存儲及燃料電池等，是全球最大柴油機、燃氣發動機、發電機組及其相關零部件生產企業，其內燃機產品功率從60馬力（44千瓦）覆蓋到3500馬力（2570千瓦）。2022年公司實現銷售額281億美元，凈利潤22億美元。
德國道依茨（Deutz）公司1864年創立于德國科隆，是世界上第一個內燃機制造廠商。作為全系列發動機專家，道依茨提供功率范圍從25千瓦到520千瓦的水冷和風冷發動機，應用于工程機械、發電機組、農用機械，商用車輛、鐵路機車和船舶及各種專業配套用途領域。1876年創始人之一奧拓（N.A.Otto）發明了世界上第一臺四沖程內燃機，為世界內燃機的開發和生產奠定了基礎。道依茨公司在全球超過130個國家擁有9個分銷公司，9個銷售辦事處、16家服務中心及800多家銷售服務伙伴。在亞太擁有7個辦公室，包括北京、上海市、新加坡、日本、韓國、澳大利亞和印度，其亞太總部于2021年10月在上海正式開業。
參考資料 >
斯特林發動機是怎么工作的?.中國汽車網汽車頻道.2023-12-14
碟式斯特林發動機的研究進展.《能源研究與信息》編輯部.2023-12-14
回到一百年前，保時捷、愛迪生都在造電動汽車.天下網商雜志官方微博.2023-12-14
《能源神話與現實》.豆瓣.2023-12-18
電動汽車艱辛漫長的成長之路(圖文).中國電子網.2023-12-18
一文盡覽全球新能源汽車推廣政策.騰訊網.2023-12-23
非凡10年:EV市場從5萬到700萬輛.中華人民共和國自然資源部.2023-12-26
2022年全球汽車銷量榜單出爐.電車之家網.2023-12-23
2022年全球新能源車銷售突破千萬輛，同比增長63.6%.央視網.2023-12-23
先進的電控技術和自診斷技術在汽車上的應用.AET電子技術應用.2023-12-20
電控燃油噴射系統.清華大學出版社.2023-12-20
汽車發動機性能試驗方法.全國標準信息公共服務平臺.2023-12-20
汽車發動機可靠性試驗方法.全國標準信息公共服務平臺.2023-12-20
標準號:GB/T 19910-2022.國家標準全文公開系統.2023-12-20
標準號:GB/T 3799-2021.國家標準全文公開系統.2023-12-20
標準號:GB 29743.1-2022.國家標準全文公開系統.2023-12-20
在線預覽|GB/T 19055-2003.國家標準化管理委員會.2023-12-24
「傳統汽車巨頭逆襲」通用汽車：昔日王者如芒在背.深圳市財華智庫信息技術有限公司官方賬號.2023-12-20
凱迪拉克XT4將率先搭載通用汽車全新一代發動機.上汽集團.2023-12-26
豐田中國官方網站.豐田中國官方網站.2023-12-20
歷史最高紀錄!豐田銷量公布.搜狐體育.2023-12-20
AR發動機.廣汽豐田.2023-12-26
大眾汽車集團(中國).Volkswagen China.2023-12-20
大眾汽車集團（中國）董事長兼首席執行官貝瑞德于2023世界新能源汽車大會主論壇發表專題演講.volkswagengroupchina.2023-12-20
大眾集團2022年財報解析：銷量下滑利潤反增，未來5年投資1800億歐元.每日經濟新聞官方賬號.2023-12-20
2023中國汽車論壇 大眾汽車集團（中國）董事長兼首席執行官貝瑞德致辭.volkswagengroupchina.2023-12-20
一汽大眾新能源 | ID.生而電動.一汽-大眾汽車有限公司.2023-12-26
公司簡介.康明斯（中國）投資有限公司.2023-12-19
道依茨公司介紹. DEUTZ.2023-12-19