Двигатель является источником энергии автомобиля. Большинство автомобильных двигателей представляют собой устройства тепловой мощности, называемые тепловыми двигателями. Термодинамический двигатель предназначен для преобразования тепловой энергии, образующейся при сгорании топлива, в механическую энергию посредством изменения состояния рабочего вещества.
В 1876 году немец А. Отто изобрел поршневой четырехтактный бензиновый двигатель с поршневым поршнем на основе двигателя атмосферного давления. Из-за четырех тактов впуска, сжатия, работы и выпуска тепловая эффективность двигателя увеличивается с 11% до 14% от атмосферного давления двигателя, а качество двигателя снижается на 70%.
В 1892 году немецкий инженер Рудольф Дизель изобрел двигатель с воспламенением от сжатия (то есть дизельный двигатель), который стал вторым крупным прорывом в истории двигателей внутреннего сгорания. Благодаря использованию высокой степени сжатия и степени расширения, тепловой КПД других двигателей в это время увеличился в один раз.
В 1926 году швейцарец А. Бучи выдвинул теорию турбонаддува выхлопных газов, которая использует энергию выхлопа двигателя для привода компрессора и создания давления в двигателе. После 1950-х годов технология турбонаддува выхлопных газов начала постепенно применяться в автомобильных двигателях внутреннего сгорания, что значительно улучшило рабочие характеристики двигателя и стало третьим крупным прорывом в истории развития двигателей внутреннего сгорания.
