如果您发现车子在4S店维修时新的发动机被换成了旧的发动机，可以按以下步骤来维护自己的合法权益：

    收集证据

    维修记录 ：从4S店获取车辆的维修工单、维修方案等书面文件，上面通常会记录维修项目、更换零部件的情况等信息。这些文件可以证明原本应更换的是新发动机。

    沟通记录 ：整理与4S店工作人员关于维修发动机的所有沟通记录，包括电话录音、短信、微信聊天记录等。如果在沟通中工作人员承诺会使用新发动机，这些记录将是有力的证据。

    发动机相关证据 ：拍摄发动机外观照片，记录发动机的编号、磨损情况等细节。如果可能的话，可以找专业的第三方鉴定机构对发动机进行鉴定，出具发动机新旧程度的鉴定报告。

    与4S店协商

    面对面沟通 ：带着收集好的证据，与4S店的售后服务经理或负责人进行面对面的沟通。向他们明确指出发动机被更换为旧件的问题，并要求他们给出合理的解释和解决方案。

    提出诉求 ：可以要求4S店按照维修合同的约定，更换全新的发动机，并承担因此给您造成的损失，如额外的交通费用、车辆贬值损失等。

    向相关部门投诉

    消费者协会 ：如果与4S店协商无果，您可以向当地的消费者协会投诉。拨打12315热线，向消协工作人员详细说明情况，他们会根据具体情况进行调解。

    市场监督管理部门 ：也可以向当地的市场监督管理部门投诉4S店的欺诈行为。市场监督管理部门有权对4S店进行调查，如果查证属实，会依法对4S店进行处罚。

    法律途径

    发送律师函 ：可以委托律师向4S店发送律师函，明确告知他们您的诉求和保留追究法律责任的权利。律师函具有一定的威慑力，可能促使4S店积极解决问题。

    提起诉讼 ：如果以上方法都无法解决问题，您可以向有管辖权的人民法院提起民事诉讼。要求4S店承担违约责任，赔偿您的经济损失。在诉讼过程中，要注意提供充分的证据支持自己的主张。

   在整个维权过程中，要保持冷静和理性，通过合法、合理的途径解决问题。