Главными силами являются силы давления газов и силы инерции в двигателе, а также силы полезного сопротивления потребителя энергии; остальными силами вследствие их относительной малости обычно пренебрегают.

Все силы, действующие в двигателе, переменные во времени.

На кривошипно-шатунный механизм действуют следующие силы.

Сила N прижимает поршень к стенке цилиндра, что вызывает износ поверхностей. Она изменяет направление и величину, поочередно прижимая поршень то к одной, то к другой стороне цилиндра. Кроме того, сила N на плече L создает момент, который стремится опрокинуть двигатель. Опрокидывающий момент воспринимается опорами двигателя.

Площадь, ограниченная диаграммой изменения касательных сил по углу поворота коленчатого вала, осью абсцисс и ординатами, проведенными через начало и конец рабочего цикла, представляет собой в масштабе работу двигателя за цикл и соответствует индикаторной работе. Работа сил инерции за цикл равна нулю.

Работа касательных сил затрачивается на преодоление сил сопротивления и изменение частоты вращения коленчатого вала. В период рабочего хода энергия подводится к системе, совершается полезная работа и увеличивается частота вращения коленчатого вала. Избыточная энергия аккумулируется всеми вращающимися массами, главным образом маховиком и потребителем энергии, и возвращается в систему, когда ее не хватает при совершении других тактов двигателя. Чем больше момент инерции маховика и число цилиндров, тем равномернее вращение вала двигателя.

На рис. 2, в показано изменение крутящего момента Мк двигателей с различным числом цилиндров (от одного до двенадцати). Неравномерность крутящего момента уменьшается с увеличением числа цилиндров, и для восьми- и двенадцатицилиндровых двигателей крутящий момент Мк мало отличается от среднего крутящего момента Мк.ср. Вследствие неравномерности крутящего момента и упругости коленчатого вала в нем возбуждаются крутильные колебания, которые могут нарушить нормальную работу двигателя и привести к поломкам коленчатого вала и других деталей.

Крутящий момент вызывает равный по величине, но противоположный по направлению реактивный момент, который передается на опоры и вызывает колебания двигателя.

Вращающиеся массы кривошипа коленчатого вала, смещенные относительно оси вращения, а также массы части шатуна, отнесенной к оси шатунной шейки коленчатого вала, создают центробежную силу. Эта сила, направленная от оси вращения по оси кривошипа, вместе с радиальной силой нагружает подшипники коленчатого вала. Центробежная сила С обычно уравновешивается центробежной силой противовесов, устанавливаемых на коленчатом валу.