Состоит четырехтактный двигатель из цилиндров, которые установлены на картере и сверху закрыты головкой. К картеру снизу закрепляется поддон. В головке цилиндра устанавливаются клапаны – выпускные и впускные, форсунка для впрыска топлива (дизели) или свечи зажигания (бензиновые). Внутри передвигается поршень, соединяемый через поршневой палец с верхней головкой шатуна. Нижней головкой шатуна охватывается шейка коленчатого вала, у которого коренные шейки устанавливаются на подшипниках. Поршень в цилиндре уплотняется за счет специальных колец. В конце коленчатого вала закрепляется маховик.
Мертвой верхней точкой называется положение, занимаемое поршнем по окончании его хода вверх, мертвой нижней точкой называется положение, занимаемое по окончании хода вниз.
Тактом называется передвижение поршня от одной мертвой точки к другой. Объем, образуемый над ним при обнаружении его в ВМТ, является параметром камеры сгорания. Литраж двигателя или рабочий объем – это величина, высвобождаемая поршнем при движении от мертвой точки. Объем цилиндра – это величина общей камеры сгорания вместе с рабочей.
Степень сжатия является важнейшим аспектом, который определяется в качестве отношения полного объема цилиндра к общему объему камеры сгорания. Современный одноцилиндровый двигатель имеет степень сжатия, равную приблизительно 10. Одноцилиндровый четырехтактный двигатель обладает большей степенью сжатия, не меньше 20.
Четырехтактный двигатель в начале такта впуска при работе открывает впускной клапан, при этом поршень начинает перемещаться от ВМТ. В процессе перемещения в цилиндре образовывается разрежение, и в четырехтактный двигатель поступает смесь воздуха и паров топлива, которая часто называется горючей или топливно-воздушной смесью.
После того, как поршень пройдет НМТ, благодаря вращению коленчатого вала, он начинает подниматься к ВМТ, что и считается началом для такта сжатия. При этом закрывается впускной клапан, и в течение всего такта оба клапана закрыты. Горючая смесь, которая находится в цилиндре, при смещении поршня к ВМТ сжимается, ее температура и давление возрастают. Возникает максимальное значение сжатия при достижении поршнем ВМТ. Но так как на процесс сгорания топлива требуется некоторое время, горючая смесь поджигается заранее, перед тем, как поршень достигнет в такте сжатия ВМТ. Воспламеняется смесь при помощи электрической искры, которая проскакивает между электродами свечи. От времени появления искры до ВМТ, угол поворота коленчатого вала называется углом предварения зажигания.
Во время сгорания топлива выделяется значительное число энергоемких газов, давящих на поршень, которые заставляют четырехтактный двигатель совершать рабочий ход при следующем такте, происходящем при закрытых клапанах, при ходе поршня к НМТ от ВМТ. Такт выпуска начинается после рабочего хода. Открывается, при этом, выпускной клапан, а поршень перемещается в направлении ВМТ, вытесняя в атмосферу отработавшие газы. Затем в той же последовательности цикл повторяется.
