汽油发动机(Gasoline Engine )是以汽油作为燃料，将内能转化成动能的的发动机。由于汽油粘性小，蒸发快，可以用汽油喷射系统将汽油喷入气缸，经过压缩达到一定的温度和压力后，用火花塞点燃，使气体膨胀做功。汽油机的特点是转速高、结构相对比较简单、质量轻、造价低廉、运转平稳、使用维修方便。汽油机在汽车上，特别是小型汽车上大量使用。
按燃料供给方式的不同，汽油发动机又可分为化油器式及喷射式(或称电喷式)两大类。化油器常见于老车型的发动机上，在喷射式汽油机中，汽油可在进气口喷射，也可在进气冲程期间直接向气缸内喷射；喷油过程可由计算机程序控制，燃料可更均匀地分配给各个气缸；同时，由于不需要喉管而减少了进气的阻力等，可提高气缸内的平均有效压力和热效率。此外，还可以减弱或避免爆震燃烧。
1858年，定居在法国巴黎的里诺发明了煤气发动机，并于1860年申请了专利。
发动机用煤气和空气的混合气体取代往复式蒸汽机的蒸汽，使用电池和感应线圈产生电火花，用电火花将混合气点燃爆发。
1867年，德国人奥托(Nicolaus August Otto)受里诺研制煤气发动机的启发，对煤气发动机进行了大量的研究，制作了一台卧式气压煤气发动机，后经过改进，于1878年在法国举办的国际展览会上展出了他制作的样品。
在长期的研究过程中，奥托提出了内燃机的四冲程理论，为内燃机的发明奠定了理论基础。
德国人奥姆勒和卡尔·本茨根据奥托发动机的原理，各自研制出具有现代意义的汽油发动机，为汽车的发展铺平了道路。
分汽油机用途来看，乘用车用汽油机销量超过1800万台，占比约42%;而别的机械等应用领域的汽油机销量占比约58%。多缸汽油机销量占比从34%逐年增长至47%，后因疫情原因略有下降，目前，多缸汽油机占据国内汽油机销量市场主要份额。
从多缸汽油机制造业主要企业的销量来看，一汽大众的多缸汽油机销量超过170万台，遥遥领先于行业内别的企业；其次是吉林动力系统、上通五菱、东风有限本部、长安汽车的销量均超过100万台；蜂巢动力多缸汽油机销量超过90万台；上海大众动力总成、奇瑞汽车的多缸汽油机销量均超过80万台;东风本田汽车、华晨宝马的销量均在60万台以上。
据杭州中经智盛市场研究有限公司发布的《2022-2026年汽油机市场现状调查及发展前途分析报告》显示：从燃料类型来看，我国内燃机市场应用比较广泛的是汽油机，汽油机销量占比维持在85%以上水平。据中国内燃机工业协会多个方面数据显示，2019我国柴油机全年销量535.78万台，占内燃机总销量的比重为11.4%；汽油机全年销量4173.31万台，占内燃机总销量的比重为88.6%。
汽油机方面，主要配套乘用车市场的多缸汽油机市场下降带来的压力仍较大。我国乘用车总销量持续下滑，受其影响多缸汽油机全年销量1949.28万台，同比下降9.05%。据中国内燃机工业协会统计多个方面数据显示，在55家多缸汽油机企业中一汽大众、上通五菱、上海大众动力总成等十家销量排在前列，其总体销量占行业销量的59.13%，其中一汽大众、上通五菱和上海大众动力总成市场占有率分别为10.46%、8.04%以及7.15%。
四冲程发动机其实早就由德国人奥托研制出来了。但应用的汽车上不得已提戴姆勒，他由于协助奥托研制四冲程发动机的原因而成为了第一个将四冲程发动机装上汽车的人。显然，从四冲程到二冲程是个巨大的进步。四冲程发动机的平衡性与燃烧效率都更加好。如今的汽车发动机技术已基本全部用的是四冲程技术。而在发动机的基本运行方式确定后，却有人又向传统发出了挑战。
1957年，德国人汪克尔发明了转子活塞发动机，这是汽油发动机发展的一个重要分支。转子发动机的特点是利用内转子圆外旋轮线和外转子圆内旋轮线相结合的机构，无曲轴连杆和配气机构，可将三角活塞运动直接转换为旋转运动。它的零件数比往复活塞式汽油少40%，质量轻、体积小、转速高、功率大。1958年汪克尔将外转子改为固定转子为行星运动，制成功率为22.79千瓦、转速为5500转/分的新型旋转活塞发动机。该机具备极其重大的开发价值，因而引起各国的重视。日本东洋公司(马自达公司)买下了转子发动机的样机，并把转子发动机装在汽车上。
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