Двигателят е машина, която превръща някаква форма на енергия в механична работа. Двигателите с вътрешно горене могат да бъдат разделени според няколко характеристики. В зависимост от създаването на смес и запалването (термодинамичният процес), двигателите се разделят на: Otto (искрово запалване) и Diesel (компресионно запалване) двигатели. \
Четиритактовият бензинов двигател изпълнява работния цикъл в четири стъпки. През това време коляновият вал прави два оборота.
Първият цикъл е поемане - клипът се движи от TDC (горна мъртва точка) до BDC (долна мъртва точка), смукателният клапан започва да се отваря преди буталото да стигне до TDC и се затваря, след като буталото е преминало положението на BDC. В цилиндъра се генерира 0,7-0,9 бара налягане, което чрез отворен клапан изтегля прясната работна смес, която се смесва в цилиндъра с продуктите от горенето, останали от предишния процес.
По време на компресирането клипът се премества в TDC и компресира газовете в цилиндъра. Налягането се повишава от 11 до 18 бара, а температурата от 400 до 600 0В. Буталото започва да намалява пространството в камерата на цилиндъра. И двата клапана на цилиндъра са затворени и се извършва компресия на гориво и въздух.
Изгарянето започва преди TDC и продължава до BDC. Стойностите на съотношението на сгъстяване варират от 6 до 11. По време на разширяването компресираната смес от гориво и въздух се запалва от електрически свещи с високо напрежение точно преди буталото да се върне в положението на TDC. Налягането на горивния газ в началото на разширителния ход е 40-60 бара, а температурата 2000-2500 С.
Поради високото налягане на горене, буталото се движи от TDC към BDC, където се получава полезна механична работа. С увеличаване на обема на цилиндъра и разширяването на газовете за изгаряне налягането и температурата на горивния газ намаляват, така че в края налягането на горивния газ е 3-5 бара, а температурата - 700-1000 С. По време на изтощаването буталото се придвижва от BDC към TDC и след това изтласква газовете на цилиндъра през отворения изпускателен клапан. Изгарящите газове са под налягане от 1,05 до 1,20 бара.
В зависимост от заряда на цилиндъра налягането пред и зад ауспуха може да бъде над критичното и добра част от газа излиза поради разлика в налягането. Високите налягания и температури в цилиндъра на двигателя представляват важна предпоставка за постигане на висока степен на ефективност.
При пълна мощност на двигателя температурата на отработените газове е около 700-1000 С.
Четиритактовият дизелов двигател има същия цикъл.
Първата фаза (всмукване) започва с отваряне на смукателния клапан. Клипът се премества от TDC към BDC, при което поради увеличаване на обема над буталото, в цилиндъра се генерира налягане, така че действителното налягане на цилиндъра по време на смукането е 0,7 - 0,85 бара.
В случай на двигатели с турбокомпресор е до 2 бара. Вторият ход (компресия) започва със затваряне на смукателния клапан и завършва при TDC. Капацитетът на инжектираната работна среда се намалява 14 до 24 пъти в камерата за компресия.
Налягането на въздуха в края на компресията е 30 - 60 бара, а температурата му е 600 - 9000В. След компресия на въздушното разширение започва и горивото се впръсква в цилиндъра с налягане 90 - 2000 бара, в зависимост от устройството за инжектиране. Горивото се разпръсква, нагрява, смесва се с въздух и се запалва.
По време на горенето температурата се повишава до 2000 - 25000С и налягането до 60 - 120 бара. В този такт възникват максималните механични и топлинни натоварвания на буталния механизъм. По време на удължаването клипът се превключва от BDC към TDC, като по този начин се изпуска цилиндъра през изпускателния клапан. Налягането, при което преминават отработените газове, е 1,05 до 1,20 бара. Температурите на газовете са 500 - 6000° С.
Si двигателят е двигател с вътрешно горене, който работи на принципа на искрово запалване. Той използва бензин и използва цикъла Ото. Дизеловият (Ci) двигател също е двигател с вътрешно горене, който използва дизелово гориво и работи на дизелов цикъл. Дизеловият двигател се характеризира с без искра и чистият въздух се компресира в цилиндъра, което постига достатъчна температура, така че след впръскване на горивото в цилиндъра на горивото той се самозапалва.
Налягането и температурата в дизеловия цилиндър са по-високи от тези на Si двигателите, както и степента на ефективност. Разходът на гориво в Ci двигателя е по-малък, но първоначалните разходи и разходите за поддръжка са по-високи. Дизеловият двигател също е по-тежък и най-често се инсталира в превозни средства с голяма мощност - камиони, автобуси, локомотиви и др.