在密封的汽缸內燃燒燃料，讓膨脹的氣體推動活塞，這就是內燃機。原理很簡單。但要使其可靠運行，卻經歷了一個多世紀的不斷改進。

尼古拉斯·奧托於1876年製造了第一台實用的四衝程發動機。魯道夫·狄塞爾在19世紀90年代推出了壓燃式發動機。四衝程循環——進氣、壓縮、動力、排氣——至今仍是大多數公路引擎的運作原理。而二衝程引擎則在每次旋轉時都會點火，並繼續應用於鏈鋸和一些摩托車。

核心組件

• 汽缸本體和活塞。
• 曲軸將直線運動轉換為旋轉運動。
• 閥門和凸輪軸用於控制氣體流量。
• 燃油系統用於混合空氣和燃油。
• 冷卻和潤滑系統。

效率是其弱點。大多數汽油引擎只能將燃料能量的四分之一左右轉化為動能，其餘能量則以熱的形式透過排氣管和散熱器散失。渦輪增壓、缸內直噴和可變氣門正時等技術縮小了這一差距，但電動馬達的能量轉換效率仍然遠高於汽油引擎。正因如此，內燃機在百年來首次面臨真正的挑戰。