非法更换机动车发动机的处罚主要依据《中华人民共和国道路交通安全法》及相关实施条例，具体处罚措施需结合违法情节的严重程度判断，常见处罚方式如下：

1. 行政处罚：罚款与责令恢复原状
   根据《道路交通安全法》第十六条，任何单位或个人不得擅自改变机动车已登记的结构、构造或特征（包括发动机）。若未向车辆管理所申请变更登记即更换发动机，公安机关交通管理部门将责令恢复原状，并处500元以下罚款（《道路交通安全法实施条例》第六条）。
   例外情形：若更换的是同型号发动机且能提供合法来源证明（如维修厂资质、发动机合格证等），可能仅需补办变更登记手续，但实践中仍可能因“未先变更登记”被处罚。

2. 情节严重时的加重处罚
   若非法更换发动机涉及以下情形，可能面临更严厉处罚：

   • 使用伪造、变造发动机号：根据《道路交通安全法》第九十六条，伪造、变造机动车号牌或发动机号的，处2000元以上5000元以下罚款，并扣留车辆，收缴非法牌证，甚至可并处15日以下拘留；
     
   • 导致车辆安全性能下降：如更换发动机后未通过安全技术检验，可能因“驾驶安全设施不全的机动车”被处200元以下罚款（《道路交通安全法》第二十一条）；
     
   • 与交通事故责任关联：若非法改装行为直接导致事故发生，除行政处罚外，还可能承担民事赔偿责任，甚至因“以危险方法危害公共安全”被追究刑事责任（极端案例）。

3. 其他潜在法律风险

   • 保险拒赔：保险公司可能以“车辆未如实告知改装情况”为由拒绝赔付；
     
   • 年检受阻：未办理变更登记的车辆无法通过年检，需先接受处罚并补办手续；
     
   • 车辆报废风险：若更换发动机导致车辆不符合国家标准，可能被强制报废。

建议行动：
若已更换发动机，应立即携带身份证、行驶证、发动机合格证及维修记录等材料，到车辆管理所申请变更登记，避免法律风险。如有进一步疑问，可直接向我咨询具体操作流程或处罚细节。