На легкових автомобілях встановлюються поршневі двигуни внутрішнього згоряння, в середині яких відбувається згоряння пального і перетворення частини теплової енергії, що виділилася, в механічну роботу.
     За способом утворення суміші і запалювання пального автомобільні поршневі двигуни діляться на дві групи:
    - із зовнішнім сумішоутворенням і примусовим запалюванням робочої суміші від електричної іскри (карбюраторні і газові);
    - з внутрішнім сумішоутворенням і запалюванням пального від зіткнення з повітрям, нагрітим унаслідок його сильного стиснення в циліндрах двигуна (дизельні).

     До основних механізмів і систем карбюраторного поршневого двигуна відносяться:
     - кривошипно-шатунний механізм;
     - газорозподільний механізм;
     - система живлення;
     - система запалювання;
     - система охолодження;
     - система мащення.
     Основною частиною одноциліндрового карбюраторного двигуна, є циліндр з укріпленою на ньому знімною головкою. 
     У середині циліндра розміщений поршень. На поршні в спеціальних канавках знаходяться поршневі кільця. Саме вони ковзають по дзеркалу внутрішньої поверхні циліндра, і вони ж не дають можливості газам, що утворюються в процесі роботи двигуна, прорватися вниз. В той же час кільця перешкоджають попаданню в надпоршневий простір масла, яким змащена внутрішня поверхня циліндра.
     За допомогою пальця і шатуна, поршень з'єднаний з кривошипом колінчастого вала, який обертається в підшипниках, встановлених в картері двигуна. На кінці колінчастого вала кріпиться масивний маховик.
Через впускний клапан в циліндр надходить горюча суміш (суміш повітря з бензином), а через випускний клапан виходять відпрацьовані гази. Клапани відкриваються при набіганні кулачків розподільного вала, що обертається, на важелі. При збіганні ж кулачків з важелів, клапани надійно закриваються під впливом потужних пружин. Розподільний вал з кулачками приводиться в обертання від колінчастого валу двигуна.
     В різьбовий отвір головки циліндра встановлена свічка запалювання, яка електричною іскрою, що проскакує між її електродами, запалює робочу суміш.
     Крайні положення поршня, при яких він найбільш віддалений від осі колінчастого валу або наближений до неї, називаються верхньою і нижньою "мертвими точками" (ВМТ і НМТ). 
     Ходом поршня називається шлях, пройдений від однієї "мертвої точки" до іншої - S.
     Об'ємом камери згорання називається об'єм, розташований над поршнем, що знаходиться у ВМТ - Vс.
     Робочим об'ємом циліндра називається об'єм, що звільняється поршнем при його переміщенні від ВМТ до НМТ - Vр.
     Повним об'ємом циліндра є сума об'ємів камери згорання і робочого об'єму: Vп = Vр + Vс.
     Робочий об'єм двигуна, це сума робочих об'ємів всіх циліндрів, і вимірюється він в літрах або кубічних сантиметрах. Двигуни сучасних легкових автомобілів мають, як правило 4, 6, 8 і навіть 12 циліндрів. Відповідно, чим більший робочий об'єм - тим більш потужним буде двигун. Вимірюється потужність в кіловатах або в кінських силах (кВт або к.с.).
     Наприклад, робочий об'єм двигуна ВАЗ 2105 - 1,3 літри (1300 см³), його потужність 46,8 кВт (63,7 к.с). А робочий об'єм двигуна ВАЗ 21083 - 1,5 літри (1500 см³) і його потужність 51,5 кВт (70 к.с).

     Двигуни внутрішнього згорання відрізняються один від одного робочим циклом, по якому вони працюють.
     Робочий цикл - це комплекс послідовних робочих процесів, які періодично повторюються в кожному циліндрі при роботі двигуна.
Робочий процес, що відбувається в циліндрі за один хід поршня, називається тактом.
     По числу тактів, що становлять робочий цикл, двигуни діляться на два види:
     - чотиритактні - в яких робочий цикл виконується за чотири ходи поршня;
     - двотактні - в яких робочий цикл виконується за два ходи поршня.
     На легкових автомобілях застосовуються чотиритактні двигуни.
     Робочий цикл чотиритактного карбюраторного двигуна складається з наступних тактів:
     - впуск горючої суміші;
     - стиск робочої суміші;

     - робочий хід;
     - випуск відпрацьованих газів.

     Перший такт - впуск горючої суміші.
     Горючою сумішшю називається суміш дрібно розпиленого бензину з повітрям в певній пропорції.
     При такті впуску поршень від верхньої мертвої точки переміщається до нижньої мертвої точки. Об'єм над поршнем збільшується. Циліндр заповнюється горючою сумішшю через відкритий клапан впускання. Іншими словами, поршень всмоктує горючу суміш.
     Впуск суміші продовжується до тих пір, поки поршень не дійде до нижньої мертвої точки. За перший такт роботи двигуна кривошип колінчастого валу повертається на пів-оберта.
     В процесі заповнення циліндра горюча суміш перемішується із залишками відпрацьованих газів і міняє свою назву, тепер ця суміш називається - робоча.
     Другий такт - стиск робочої суміші.
     При такті стиску поршень від нижньої мертвої точки переміщається до верхньої мертвої точки.
     Обидва клапани щільно закрито і тому робоча суміш стискається.  При стисненні газів їх температура підвищується. Тиск в циліндрі над поршнем в кінці такту стиску досягає 9-10 кг/см , а температура 300 -400°С.
     В заводській інструкції до автомобіля можна побачити один з параметрів двигуна, має назву - ступінь стиснення.
     Ступінь стиску показує у скільки разів повний об'єм циліндра більше об'єму камери згоряє (Vп/Vс). У карбюраторних двигунів в кінці такту стиску, об'єм над поршнем зменшуєте в 8 - 10 разів.
     В процесі такту стиску колінчастий вал двигуна повертається на чергові пів-оберта. А в сумі від початку першого такту і до закінчення другого, він обернеться вже на один оборот.
     Третій такт - робочий хід.
     В самому кінці такту стиску, робоча суміш запалюється від електричної іскри, що проскакує між електродами свічки запалювання. На початку такту робочого ходу, суміш, що згоряє, починає активно розширятися. А оскільки впускний і випускний клапани все ще закриті, то газам, що розширяються, залишається тільки один єдиний вихід - тиснути на рухомий поршень. Поршень під дією цього тиску, що досягає 40 кг/см , починає переміщатися до нижньої мертвої точки. При цьому на всю площу поршня тисне сила 2000 кг і більш, яка через шатун передається на кривошиїї колінчастого валу, створюючи крутний момент. При такті робочого ходу, температура в циліндрі досягає 2000 градусів і вище.
     Колінчастий вал при робочому ході поршня робить чергові півоберта.
     Четвертий такт - випуск відпрацьованих газів.

     При русі поршня від нижньої мертвої точки до верхньої мертвої точки, відкривається випускний клапан (впускний все ще закритий) і відпрацьовані гази з величезною швидкістю виштовхуються з циліндра двигуна. Колінчастий вал двигуна  робить ще півоберта. І всього за чотири такти робочого циклу він зробив два повні оберти.
     Після такту випуску починається новий робочий цикл, і все повторюється: впуск - стиск - робочий хід - випуск... і так далі.
Таким чином, корисна механічна робота виконується двигуном тільки протягом одного такту - робочого ходу! Решта три такти називаються підготовчими (випуск, впуск і стиск) і виконуються вони за рахунок кінетичної енергії маховика, що обертається за інерцією.
     Маховик  - це масивний металевий диск, який кріпиться на колінчастому валу двигуна. Під час робочого ходу, поршень, через шатун і кривошип, розкручує колінчастий вал двигуна, який і передає запас інерції маховику.
Накопичена в масі маховика інерція дозволяє йому, в зворотному порядку, через колінчастий вал, шатун і поршень здійснювати підготовчі такти робочого циклу двигуна. Тобто, поршень рухається вгору (при такті випуску і стиску) і вниз (при такті впуску), саме за рахунок енергії, що віддається маховиком. Якщо ж двигун має декілька циліндрів, працюючих в певному порядку, то підготовчі такти в одних циліндрах виконуються за рахунок енергії, що розвивається в інших. Маховик допомагає зробити роботу багатоциліндрового двигуна більш рівномірною, стійкою і плавною.

     Газові поршневі двигуни відрізняються від карбюраторних тільки будовою системи живлення, в якій як пальне використовується зріджений або стиснений газ.
В нашій країні експлуатується багато автомобілів іноземного виробництва з системою впорскування палива (інжектором).
Застосування карбюраторів з електронним управлінням сумішеутворення дає можливість: підтримувати оптимальний склад паливо-повітряної суміші і оптимальне наповнення циліндрів на різних режимах роботи двигуна; збільшити економічність пального і зменшити вміст шкідливих з'єднань у відпрацьованих газах; збільшити надійність системи живлення, а також полегшити обслуговування і діагностику.

 

     Головною особливістю роботи дизельного двигуна є те, що пальне подається форсункою або насос-форсункою безпосередньо її циліндр двигуна під великим тиском в кінці такту стиску. Необхідність подачі пального під більшим тиском обумовлена тим. що ступінь стиснення у таких двигунів у декілька разів більша, ніж у карбюраторних. І оскільки тиск і температура в кінці такту стиску в циліндрі дизельного двигуна дуже високі, то відбувається самозаймання палива. А це означає, що штучно підпалювати суміш не треба. Тому у дизельних двигунів відсутні не тільки свічки, але і система запалювання.

     Перший такт - впуск, служить для наповнення циліндра двигуна тільки повітрям.
     При русі поршня від верхньої мертвої точки до нижньої мертвої точки, відбувається всмоктування повітря через відкритий впускний клапан.
     Другий такт - стиск, необхідний для підготовки до самозаймання дизельного палива.
     При своєму русі до верхньої мертвої точки, поршень стискає повітря в 18-22 разів (у карбюраторних у 8-10 разів). Тому в кінці такту стиску, тиск над поршнем досягає 40 кг/см², а температура підіймається вище 500 градусів.
     Третій такт - робочий хід, служить для перетворення енергії палива, що згоряє, в механічну роботу. В кінці такту стиску, в камеру згорання, через форсунку під тиском уприскується дизельне паливо, яке займається за рахунок високої температури стисненого повітря. При згорянні дизельного палива (вибуху), відбувається його розширення і збільшення тиску. При цьому виникає зусилля, яке переміщує поршень до нижньої мертвої точки і через шатун провертає колінчастий вал. Під час робочого ходу тиск в циліндрі досягає 100 кг/см², а температура перевищує 2000°.

     Четвертий такт - випуск відпрацьованих газів, служить
у для звільнення циліндра від відпрацьованих газів.
     Поршень від нижньої мертвої точки підіймається до верхньої мертвої точки і, через відкритий випускний клапан, виштовхує відпрацьовані гази.
     Під час руху вниз, поршень засмоктує свіжу порцію повітря, відбувається такт впуску і робочий цикл повторюється.
     В дизельному двигуні, навантаження на всі механізми і деталі значно більше, ніж в карбюраторному, і це призводить до збільшення його маси, розмірів і вартості. Проте дизельний двигун має і незаперечні переваги - менша витрата пального, ніж у його карбюраторного "брата" (приблизно на 30%), а також відсутність системи запалювання, що значно зменшує кількість можливих несправностей при експлуатації.