发动机按燃料分为汽油机、柴油机和燃气发动机，冷却模式有水冷和风冷。往复活塞式内燃机分为四冲程和二冲程，气缸数量有单缸和多缸之分，气缸布置方式包括单列式和双列式。发动机还分为增压和非增压，现代汽车大多采用水冷四冲程往复活塞式内燃机。柴油发动机在部分车型中也有应用，而风冷和二冲程内燃机已逐渐淘汰。
发动机根据使用的燃料分类。
活塞式内燃机主要分为三类:汽油机、柴油机和燃气发动机。
以汽油和柴油为燃料的活塞式内燃机分别称为汽油发动机和柴油发动机。
使用天然气、液化石油气和其他气体燃料的活塞式内燃机称为气体燃料发动机。
根据发动机冷却模式的不同分类
活塞式内燃机分为水冷型和风冷型。
以水或冷却液为冷却介质的水冷内燃机，以空气体为冷却介质的风冷内燃机。
往复活塞式内燃机也根据活塞在一个工作循环中往复运动的冲程数来分类。
活塞式内燃机每完成一个工作循环，就会向外做功一次，不断完成工作循环，使热能不断转化为机械能。
活塞在一个工作循环中往复运动四个冲程的内燃机称为四冲程往复活塞式内燃机，而一个工作循环由活塞的两个冲程完成的内燃机称为二冲程往复活塞式内燃机。
根据气缸的数量，发动机可以分为
单缸发动机和多缸发动机。
只有一个气缸的发动机叫做单缸发动机；
有两个以上气缸的发动机称为多缸发动机。
比如双缸、三缸、四缸、五缸、六缸、八缸、十二缸都是多缸发动机。现代汽车发动机大多采用四缸、六缸和八缸发动机。
根据内燃机不同的气缸布置方式，可分为单列式和双列式。
单排发动机的每个气缸排成一排，一般是垂直排列，但为了降低高度，有时会倾斜甚至水平排列；
双排发动机是气缸排成两排，两排之间的夹角为180°(一般为90°)，称为V型发动机。如果两排夹角为180°，称为对置发动机。
发动机根据不同的进气状态进行分类。
活塞式内燃机也可以分为增压和非增压。
如果进气接近大气，则是非增压内燃机或自然吸气内燃机；如果用增压器来增加进气压力和进气密度，那就是增压内燃机。增压可以提高内燃机的功率。
目前应用最广泛、数量最多的汽车发动机是水冷四冲程往复活塞式内燃机，其中汽油车用于汽车、轻卡、客车，柴油车多用于客车、中重卡。
少数轿车、轻型客车和货车也使用柴油发动机。很少有汽车是由风冷或二冲程活塞内燃机驱动的。
尤其是20世纪80年代以来，世界上再也没有二冲程活塞内燃机驱动的汽车了。
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