1769年，法国炮兵工程师尼古拉斯·古诺把蒸汽机装在一辆木制三轮车上，制成了最早的机动车（图0-5） 。蒸汽机是外燃机，燃料在汽缸之外燃烧，热效率低 。
1860年，法国技师埃铁米·列诺尔制成了煤气机，这是一种无压缩、电点火、使用煤气的内燃机 。这台煤气机的热效率为4%左右 。煤气机是内燃机，热效率较高并成批生产，从此使内燃机商品化 。可是，列诺尔的煤气机没有压缩行程，热效率只有3%～4% 。
1866年，德国人奥托制成了第一台四冲程往复活塞式内燃机（单缸、卧式，以煤气为燃料，采用火焰点火，功率大约为2.21kw，转速为180r/min、压缩比为2.66） 。在这部发动机上（图0-6），奥托增加了飞轮，使运转平稳，把进气道加长，又改进了汽缸盖，使混合气充分形成 。热效率可达12%~14%，相当于当时蒸汽机的2倍 。奥托把3个关键的技术思想：内燃、压缩燃气、四冲程融为一体，使这种内燃机具有效率高、体积小、质量轻和功率大等一系列优点 。在1878年巴黎万国博览会上，被誉为“瓦特以来动力机方面最大的成就” 。等容燃烧四冲程循环由奥托实现，也称为奥托循环（图0-7），为现代内燃机发展奠定了四冲程工作循环（或称奥托循环）的理论基础 。
1872年，奥托在德国建立道依茨（deutz）发动机公司，开始批量生产内燃机 。1998年中德合资潍坊潍柴道依茨柴油机有限公司由潍坊柴油机厂与德国道依茨股份公司合资组建 。2007年，道依茨一汽（大连）柴油机有限公司成立 。
1885年，德国工程师卡尔·奔驰拆开两辆自行车，用一个钢制骨架把两个后轮和一个前轮组合在一起，前轮用于转向，后轮用于驱动，在车子后部安装了单缸四行程内燃机 。设计制造了一辆三轮汽车（图0-8），并在1886年1月29日获得了专利，汽车得到了第一张官方出生证明 。
1886年，德国工程师哥特里布·戴姆勒买了一辆美国制造的四轮大马车 。在迈巴赫的帮助下，在前轮上安装了转向装置，后轮上安装了驱动装置，把世界上第一台立式发动机安装在车身的中部，世界上第一辆四轮汽车就这样诞生了（图0-9） 。该发动机为汽油机，化油器式电点火，质量为60kg，功率为0.368kw（0.5马力），转速达到了当时创记录的750r/min（图0-10） 。
1892年，德国工程师鲁道夫·狄塞尔（diesel）获得柴油发动机发明专利（图0-11） 。
受面粉厂粉尘爆炸的启发，设想将吸入汽缸的空气高度压缩，使其温度超过燃料的自燃温度，再用高压空气将燃料吹入汽缸，使之着火燃烧 。于1897年制成了第一台具有实用价值的高压缩型自动点火内燃机，即压燃式柴油机 。汽缸直径为15cm，活塞冲程为40cm 。它加长了燃烧过程前的压缩过程，这是内燃机技术的第二次突破 。曼（man）公司制造出了世界上第一台柴油发动机的原型机（图0-12），并取名叫“狄塞尔”发动机 。
1936年，奔驰公司制造出第一台装有狄塞尔发动机的汽车 。一直到1950年左右，柴油机才得以广泛应用 。
1957年，德国人汪克尔发明了转子活塞发动机（图0-13），这是汽油发动机发展的一个重要分支 。一般发动机是往复运动式发动机，工作时活塞在汽缸里做往复直线运动，为了把活塞的直线运动转化为旋转运动，必须使用曲柄连杆机构 。转子发动机则不同，它直接将可燃气的燃烧膨胀力转化为驱动扭矩 。与往复式发动机相比，转子发动机取消了无用的直线运动，无曲轴连杆和配气机构，它的零件数比往复活塞式汽油发动机少40%，质量轻、体积小、转速高、功率大 。
1967年，日本东洋公司（马自达公司的前身）和汪克尔公司签订协议，取得转子发动机生产权利，从汪克尔公司引进转子发动机后，马自达公司就进行了技术改进和研究，成为世界上唯一研发和生产转子发动机的汽车公司 。研制成功了电子控制6进气口的转子发动机 。这种发动机采用微型计算机控制发动机负载状态，自动调整怠速装置和废气再循环装置，使发动机工作平稳，从而降低油耗，减少废气的排出 。
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