3-й такт — расширение (рабочий): при положении поршня в в. м. т. искра от свечи зажигания воспламеняет сжатую рабочую смесь. Смесь сгорает очень быстро (практически при неподвижном поршне), находящемся в в. м. т. Сгорание рабочей смеси происходит при постоянном объеме, равном объему камеры сжатия. Это является характерной особенностью карбюраторных двигателей. При сгорании смеси образуются газы, которые, расширяясь, перемещают поршень вниз в направлении н. м. т. и через шатун передают вращение коленчатому валу.

4-й такт — впрыск: при дальнейшем вращении коленчатого вала поршень, идущий к в. м. т., выталкивает из цилиндра отработавшие газы через кольцевой зазор, образовавшийся между седлом и приподнятым выпускным клапаном.

Рабочий цикл окончен. Он состоял из четырех тактов и продолжался в течение двух оборотов коленчатого вала (720° ). Такие двигатели называются четырехтактными.

Из конструктивных соображений в первом такте впускной клапан целесообразно открывать до прихода поршня в в. м. т. Вследствие большой скорости поршня поток рабочей смеси, следуя за поршнем к н. м. т., приобретает значительную инерцию и продолжает поступать в цилиндр еще некоторое время во втором такте при движении поршня вверх.

Искра воспламеняет рабочую смесь до того, как поршень подойдет к в. м. т. Прежде чем в цилиндре возникнет максимальное давление, поршень успеет достигнуть в. м. т.

В четвертом такте для лучшего очищения цилиндра от отработавших газов выпускной клапан необходимо открывать до прихода поршня вн. м. т., чтобы ускорить очистку цилиндра от отработавших газов. Выпуск газов продолжается некоторое время после прихода поршня в в. м. т. и начала его движения к н. м. т. и завершается продувкой камеры сжатия свежей рабочей смесью, которая начинает в этот момент поступать в цилиндр. Таким образом в рабочем цикле между четвертым и первым тактами одновременно открываются впускной и выпускной клапаны (так называемое перекрытие клапанов). За время перекрытия выполняется продувка цилиндра. При этом в цилиндре создается некоторое разрежение, что способствует лучшему заполнению цилиндра рабочей смесью в первом такте.

Моменты открытия и закрытия клапанов, выраженные в градусах, соответствующих углам поворота коленчатого вала относительно мертвых точек, называются фазами газораспределения.

Рассмотренный четырехтактный двигатель имеет внешнее смесеобразование горючей смеси с предварительным ее сжатием и принудительным зажиганием. Такие двигатели называются карбюраторными. Для них используют легкое жидкое топливо — бензин. Карбюраторные двигатели могут работать также на газе.

Известны также двигатели с воспламенением от сжатия—дизе-л и, работающие на тяжелых сортах жидкого топлива (дизельное топливо). Принцип работы дизелей основан на известном физическом явлении -— нагревании газа при сжатии. Если, например, воздух сжать поршнем настолько, что степень сжатия будет выше, температура в цилиндре резко возрастет до 600—700 °С. В этот момент в камеру сгорания двигателя через специальный распыляющий прибор (форсунку) впрыскивают топливо, которое воспламеняется, и образующиеся при этом газы перемещают поршень. Сгорание топлива в таком двигателе происходит при переменном объеме после того, как поршень начал двигаться к н. м. т.

Выше был рассмотрен принцип действия одноцилиндрового двигателя внутреннего сгорания. Такой двигатель не может обеспечить на валу постоянный крутящий момент и, следовательно, постоянную скорость его вращения. Действительно, расширяющие газы действуют на коленчатый вал при повороте его на 180° (0,5 оборота); остальные 1,5 оборота коленчатый вал и кинематически связанные с ним шатун и поршень движутся по инерции.

Чтобы устранить этот недостаток, присущий одноцилиндровому двигателю, двигатели внутреннего сгорания выполняют многоцилиндровыми. Например, в двигателе ГАЗ-51 в один блок объединены шесть цилиндров, поршни которых действуют на общий коленчатый вал. Кривошипы коленчатого вала расположены друг относительно друга под углом 120°. Благодаря такому расположению кривошипов рабочие такты в двигателе чередуются через каждые 120° поворота коленчатого вала, обеспечивая достаточную равномерность вращения и практически постоянный крутящий момент.