В двигателе внутреннего сгорания преобразование тепловой энергии сгорающего топлива в механическую работу происходит внутри цилиндра двигателя и осуществляется с помощью кривошипно-шатунного механизма. Этот механизм служит также для преобразования поступательного движения поршня во вращательное движение коленчатого вала. В кривошипно-птатун-ный механизм двигателя входят цилиндр 2 с головкой 7, поршень 3 с поршневыми кольцами, поршневой палец 4, шатун 5, коленчатый вал 9. Механизм установлен в картере 7, закрытом снизу поддоном 11. На конце коленчатого вала закреплен маховик 8.
Поршень 3, представляющий собой металлический стакан, установлен в цилиндре 2 с небольшим зазором и уплотнен поршневыми кольцами. Поршень перемещается внутри цилиндра и при помощи пальца 4 шарнирно соединен с шатуном 5. Шатун нижним концом шарнирно соединен с шатунной шейкой коленчатого вала 9. Коренными шейками вал лежит в подшипниках картера 7 и может в них свободно вращаться.
В замкнутое пространство, образованное стенками цилиндра, его головкой 1 и днищем поршня, через впускной клапан 15 при перемещении поршня вниз всасывается горючая смесь, состоящая из жидкого топлива или горючего газа, смешанных в определенной пропорции с воздухом. При перемещении поршня вверх смесь сжимается и воспламеняется. При сгорании смеси выделяется большое количество тепла, вследствие чего газы, получившиеся при сгорании, нагреваются и давление их сильно возрастает. Под действием давления газов поршень 3 перемещается в цилиндре вниз и посредством шатуна 5 вращает коленчатый вал 9, совершая при этом полезную работу. При обратном ходе поршня вверх отработавшие газы удаляются из цилиндра через выпускной клапан 16.
Рассмотренный процесс непрерывно повторяется, чем обеспечивается работа двигателя и получение на коленчатом валу необходимого для движения автомобиля усилия.
При вращении коленчатого вала его шатунная шейка вместе с нижней частью шатуна описывает окружность (фиг. 14). Верхняя часть шатуна вместе с поршнем при этом перемещается в цилиндре прямолинейно вверх и вниз (возвратно-поступательно). При одном полном обороте колена (кривошипа) вала поршень сделает один ход вниз и один ход вверх.
Изменение направления движения поршня происходит в нижней и верхней мертвых точках.
Верхней мертвой точкой (в. м. т.) называют самое верхнеэ положение поршня и кривошипа (фиг. 14, а).
Нижней мертвой точкой (н. м. т.) называют самое нижнее положение поршня и кривошипа (фиг. 14, б). При положении поршня в мертвых точках давление газов на поршень не вызывает поворота коленчатого вала, так как шатун и кривошип вала располагаются в одну линию. Ходом поршня называется расстояние между крайними положениями поршня (от в. м. т. до н. м. т.). По величине ход поршня равен двум радиусам кривошипа.
Двигатели, у которых длина хода поршня меньше диаметра цилиндра, называются к о р о т к о х о д н ы м и. Такие двигатели получают все большее распространение, так как при больших числах оборотов коленчатого вала скорость поршня получается невысокой, что обеспечивает большую износостойкость двигателя.
При повороте кривошипа от в. м. т. на равные углы поршень проходит каждый раз различные расстояния. Это значит, что при равномерном вращении коленчатого вала поршень в цилиндре двигается неравномерно с ускорениями и замедлениями, вследствие чего в работающем двигателе появляются силы инерции.
Тактом называется процесс, происходящий в цилиндре и соответствующий движению поршня от одной мертвой точки до другой. При перемещении поршня вниз от в. м. т. до н. м. т. (фиг. 14, б) объем внутренней полости цилиндра над поршнем изменяется от минимального значения (объем камеры сгорания) до максимального значения (полный объем цилиндра).
Камерой сгорания называется пространство в цилиндре над поршнем при положении его в в. м. т.
Рабочим объемом цилиндра называется объем, освобождаемый в цилиндре поршнем, перемещающимся от в. м. т. до и. м. т.
Рабочим объемом или литражом двигателя называется рабочий объем всех цилиндров двигателя, выраженный в литрах.
Полным объемом цилиндра называется сумма рабочего объема и объема камеры сгорания.
Степенью сжатия двигателя называется отношение полного объема цилиндра к объему . камеры сгорания. Степень сжатия показывает, во сколько раз сжимается поступившая в цилиндр смесь (заряд) при перемещении поршня из н. м. т. в в. м. т. Чем выше степень сжатия двигателя, тем большую экономичность по расходу топлива имеет двигатель.