早期的火车和轮船用的蒸汽机是典型的外燃机，燃料在外部燃烧产生水蒸气驱动内部活塞。相比之下，现代汽车多用内燃机，因为外燃机体积大、效率低，且像斯特林发动机虽然高效低噪，但功率密度不足，难以满足汽车对轻量化和高马力的需求，所以被淘汰。
为什么汽车不采用外燃机？
外燃机如斯特林发动机，燃料在气缸外燃烧，通过加热器传递热量给封闭工质做功。它确实有很多优点，比如可以烧各种燃料甚至太阳能，发电效率高且不受海拔影响。但它的制造工艺复杂，转换率在车用场景下偏低，目前还有关键技术没攻克，所以没大规模普及到汽车上。
汽车发动机通常采用四冲程原理，包括进气、压缩、燃烧和排气。活塞在气缸内往复运动，通过火花塞点燃油气混合气产生爆炸力推动活塞，最后由曲轴将直线运动转化为旋转动力驱动车轮。这种内燃方式结构直接，能量传递路径短，效率远高于需要外部热源加热的蒸汽机。
虽然外燃机如蒸汽轮机在大型发电厂应用广泛，斯特林发动机也有其特定用途，但汽车需要的是高功率密度和紧凑结构。外燃机需要庞大的加热器和冷凝器系统，导致整机笨重。内燃机将燃烧室作为动力源的一部分，极大地缩小了尺寸，适合在汽车有限的空间内安装并输出足够动力。
内燃机之所以成为主流，是因为它把燃料直接在气缸内部燃烧做功。相比外燃机，内燃机体积更小、重量更轻，而且工作效率更高。虽然燃气轮机也是内燃的一种且便宜，但普通往复活塞式内燃机在加油便利性上比电动汽车方便，综合成本和技术成熟度让它成为汽车首选。