На автомобилях устанавливают преимущественно тепловые двигатели внутреннего сгорания. В таких двигателях топливо сжигается непосредственно внутри цилиндра, а выделяющая в процессе сгорания топ тепловая энергия при помощи кривошипно-шатунного механизма преобразуется в механическую работу.

Для объяснения принципа работы двигателя возьмем цилиндр с поршнем, свободно перемещающимся внутри цилиндра, и соединим поршень при помощи шатуна с кривошипом вала. В цилиндр введем заряд горючей смеси (пары бензина, смешанные с воздухом), и этот заряд воспламеним электрической искрой.

Образующиеся при быстром сгорании газы, нагреваясь, расширяются, создают давление и перемещают поршень.

Так как поршень шарнирно связан с шатуном, другой конец которого также шарнирно закреплен на шейке кривошипа коленчатого вала, то при перемещении поршня вместе с шатуном повернется коленчатый вал и закрепленный на его конце маховик.

Прямолинейное движение поршня посредством шатуна и кривошипа преобразовалось во вращательное движение коленчатого вала и маховика.

Для продолжения работы двигателя необходимо периодически возобновлять заряд горючей смеси, предварительно освободив цилиндр от отработавших газов. В верхней части цилиндра для  этой цели сделаны впускное и выпускное отверстия, перекрываемые клапанами.

Маховик изготовляется достаточно тяжелым, чтобы, получив разгон во время сгорания смеси он смог перемещать поршень в цилиндре до нового воспламенения.

При движении поршня вверх клапан выпускного отверстия открывается, в отработавшие газы поршнем выталкиваются наружу. Коленчатый вал, продолжая вращаться, перемещает поршень вниз, и в освобождаемой части цилиндра создается разрежение, под действием которого цилиндр через впускное отверстие заполняется новым зарядом горючей смеси.

При нижнем положении Поршня зажигать смесь нецелесообразно, так как давление газов не может быть использовано.

Поэтому поршень необходимо вернуть в первоначальное положение – вверх – и сжать рабочую смесь. Сжатую рабочую смесь зажигают и под действием создавшегося давления газов поршень вновь переместится вниз.

Крайние положения поршня в цилиндре, в которых направление движения поршня меняется, называются мертвыми точками, а путь, проходимый поршнем от одной мертвой точки до другой – ходом поршня. За один ход поршня коленчатый вал повернется на пол оборота – 180 градусов.

Процесс, происходящий внутри цилиндра за один ход поршня называют тактом.

Пространство внутри цилиндра над поршнем при положении его в верхней мертвой точке называется камерой сгорания.

Объем, освобождаемый поршнем при его движении от в. м. т. к нижней мертвой точке (н.м. т.), называется рабочим объемом цилиндра. В многоцилиндровых двигателях сумма рабочих объемов всех цилиндров, выраженная в литрах, называется литражом двигателя.

Полным объемом цилиндра называется рабочий объем и объем камеры сгорания вместе взятые.

Рабочая смесь при впуске заполняет полный объем цилиндра. В конце сжатия объем, занятый смесью, уменьшится до объема камеры сгорания.

Отношение полного объема цилиндра к объему камеры сгорания называется степенью сжатия.

 Чем больше степень сжатия, тем выше экономичность я мощность двигателя за счет уменьшения тепловых потерь и увеличения среднего давления на поршень. Снижение тепловые потерь в двигателе достигается уменьшением внутренней поверхности камеры сгорания, с которой соприкасаются газы. Среднее давление на поршень повышается за счет увеличения температуры и скорости сгорания рабочей смеси при ее большем сжатии.