汽车发动机可以根据不同的特征分类。

1.按着火方式分类可分为压燃式与点燃式发动机。压燃式发动机为压缩气缸内的空气或可燃混合气，产生高温，引起燃料自行着火的内燃机；点燃式发动机是将压缩气缸内的可燃混合气用点火器点燃的内燃机。
2.按使用燃料种类分类可分为汽油机、柴油机、气体燃料发动机、煤气机、液化石油气发动机及多种燃料发动机等。
3.按冷却方式分类可分为水冷式、风冷式发动机。以水或冷却液为冷却介质的称作水冷式发动机；以空气为冷却介质的称作风冷式发动机。
4.按进气状态分类可分为非增压（或自然吸气）和增压发动机。非增压发动机为进入气缸前的空气或可燃混合气未经压缩的发动机，仅带扫气泵而不带增压器的二冲程发动机亦属此类；增压发动机为进入气缸前的空气或可燃混合气已经在压气机内压缩，藉以增大充量密度的发动机。
5.按冲程数分类可分为二冲程和四冲程发动机。曲轴转两圈，活塞在气缸内往复运动四个行程，完成一个工作循环的称为四冲程发动机；而曲轴转一圈，活塞在气缸内往复运动两个行程，完成一个工作循环的称为二冲程发动机。
6.按气缸数及布置分类仅有一个气缸的称为单缸发动机，有两个以上气缸的称为多缸发动机；根据气缸中心线与水平面垂直、呈一定角度和平行的关系，可分别称为立式、斜置式与卧式发动机；多缸发动机根据气缸间的排列方式可分为直列式（气缸呈一列布置）、对置式（气缸呈两列布置，且两列气缸之间的中心线成180º）和V形（气缸呈两列布置，且两列在气缸之间夹角为V形）发动机。

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