Двигун - це машина, яка перетворює певну форму енергії в механічну роботу. Двигуни внутрішнього згоряння можна розділити за кількома характеристиками. Залежно від створення суміші та запалювання (термодинамічний процес) двигуни поділяються на: Otto (іскрове запалювання) та Diesel (компресійне запалювання) двигуни. \
Чотиритактний бензиновий двигун виконує робочий цикл у чотири кроки. За цей час колінчастий вал робить два оберти.
Перший цикл - це споживання - затискач переміщується від TDC (верхній мертвий центр) до BDC (нижній мертвий центр), всмоктуючий клапан починає відкриватися до того, як поршень потрапить у TDC, і закривається після того, як поршень перейшов у положення BDC. У циліндрі створюється тиск 0,7-0,9 бар, який за допомогою відкритого клапана черпає свіжу робочу суміш, яка змішується в балоні з продуктами згоряння, що залишилися від попереднього процесу.
Під час стиснення затискач переміщується до ТДК і стискає гази в циліндрі. Тиск підвищується з 11 до 18 бар, а температура від 400 до 600 0C. Поршень починає зменшувати простір камери циліндра. Обидва клапани циліндра закриті і здійснюється стиснення палива і повітря.
Горіння починається до TDC і триває до BDC. Значення коефіцієнта стиснення коливаються від 6 до 11. Під час розширення суміш стисненого палива та повітря запалюється електричними свічками високої напруги безпосередньо перед поверненням поршня в положення TDC. Тиск газу для горіння на початку ходу розширення становить 40-60 бар, а температура 2000-2500 С.
Завдяки високому тиску горіння поршень переходить від ТДК до БДК, де отримують корисну механічну роботу. Збільшуючи об’єм циліндра і розширюючи гази згоряння, тиск і температура спалювального газу падають так, що в кінці тиск паливного газу становить 3-5 бар, а температура - 700-1000 С. Під час виснаження поршень рухається від BDC до TDC, а потім виштовхує гази циліндра через відкритий випускний клапан. Гази згоряння знаходяться під тиском від 1,05 до 1,20 бар.
Залежно від заряду циліндра, тиск перед вихлопом і поза ним може бути вище критичного, і газова частина газу виходить через різницю тиску. Високий тиск і температура в циліндрі двигуна є важливою передумовою досягнення високого ступеня ефективності.
При повній потужності двигуна температура вихлопних газів становить близько 700-1000 С.
Чотиритактний дизельний двигун має той же цикл.
Перша фаза (впуск) починається з відкриття всмоктуючого клапана. Затискач переміщується від TDC до BDC, завдяки чому за рахунок збільшення обсягу над поршнем створюється тиск у циліндрі, так що фактичний тиск циліндра за час всмоктування становить 0,7 - 0,85 бар.
У випадку турбокомпресорних двигунів - до 2 бар. Другий хід (стиснення) починається із закриття всмоктуючого клапана і закінчується при ТДК. Ємність введеного робочого середовища зменшується в камері стиснення 14 - 24 рази.
Тиск повітря в кінці стиснення становить 30 - 60 бар, а його температура - 600 - 9000C. Після стиснення повітря починається розширення повітря, і паливо впорскується в циліндр із тиском 90 - 2000 бар, залежно від пристрою впорскування. Паливо розсіюється, нагрівається, змішується з повітрям і запалюється.
Під час горіння температура підвищується до 2000 - 25000C і тиск до 60 - 120 бар. У цьому такті виникають максимальні механічні та теплові напруги поршневого механізму. Під час розширення затискач перемикається з BDC на TDC, тим самим зливаючи циліндр через випускний клапан. Тиск, при якому проходять вихлопні гази, становить від 1,05 до 1,20 бар. Температура газів 500 - 6000С.
Двигун Si - це двигун внутрішнього згоряння, який працює за принципом іскрового запалювання. Він використовує бензин і використовує цикл Отто. Дизельний (Ci) двигун - це також двигун внутрішнього згоряння, який використовує дизельне паливо та працює на дизельному циклі. Дизельний двигун характеризується відсутністю іскри, і чисте повітря стискається в циліндрі, що досягає достатньої температури, щоб після введення палива в паливний балон він самозаймається.
Тиск і температура в дизельному циліндрі вище, ніж у двигунів Si, а також ступінь ефективності. Витрата палива в двигуні Ci нижчий, але початкові витрати та витрати на обслуговування вище. Дизельний двигун також важчий і найчастіше встановлюється у транспортні засоби великої потужності - вантажівки, автобуси, локомотиви тощо.