Động cơ đốt trong 4 kì là một loại động cơ nhiệt, nơi quá trình cháy của nhiên liệu (như xăng, dầu diesel, hoặc khí tự nhiên) diễn ra bên trong một buồng kín, tạo ra khí có áp suất và nhiệt độ cao. Khí này sau đó giãn nở và tác động lực lên các piston, biến năng lượng nhiệt thành công cơ học. Động cơ đốt trong tạo ra động lực cơ bản của hầu hết các phương tiện giao thông hiện đại, từ ô tô, xe máy đến tàu thủy và máy bay.
Có hai loại động cơ đốt trong 4 kì chính: động cơ xăng (động cơ Otto) và động cơ diesel. Cả hai đều hoạt động dựa trên chu trình bốn kỳ: nạp, nén, nổ (đốt), và xả.
❶ Kì nạp: pit-tông di chuyển xuống, van nạp mở ra, hỗn hợp không khí và nhiên liệu (đối với động cơ xăng) hoặc chỉ không khí (đối với động cơ diesel) được hút vào xi lanh.
❷ Kì nén: pit-tông di chuyển lên, van nạp và van xả đóng lại, nén hỗn hợp khí lại. Việc nén này làm tăng áp suất và nhiệt độ của khí.
❸ Kì nổ (đốt): Ở động cơ xăng, bugi đánh lửa tạo ra tia lửa điện đốt cháy hỗn hợp khí đã nén. Ở động cơ diesel, do nén không khí đến nhiệt độ rất cao, nhiên liệu diesel được phun vào và tự bốc cháy khi tiếp xúc với không khí nóng. Quá trình cháy tạo ra một lực đẩy mạnh lên đỉnh pit-tông.
❹ Kì xả: pit-tông di chuyển lên một lần nữa, van xả mở ra, đẩy khí thải ra ngoài qua hệ thống ống xả.
Chu trình này lặp đi lặp lại hàng nghìn lần mỗi phút, tạo ra chuyển động quay của trục khuỷu, từ đó truyền lực tới bánh xe hoặc các bộ phận khác. Hiệu suất của động cơ đốt trong phụ thuộc vào nhiều yếu tố, bao gồm tỷ số nén, thiết kế buồng đốt, và hệ thống nhiên liệu. Mặc dù động cơ đốt trong đã có lịch sử phát triển lâu đời, nhưng các kỹ sư vẫn không ngừng cải tiến để tăng hiệu suất, giảm lượng khí thải và thích ứng với các yêu cầu ngày càng cao về môi trường và tiết kiệm nhiên liệu.