Принцип получения механической энергии в поршневых газовых двигателях состоит в расширении газообразного рабочего тела в цилиндре под поршнем, который соединён, как и в паровой машине, кривошипно-шатунным механизмом с валом двигателя. Двигатели подобного рода называются двигателями внутреннего сгорания (ДВС), так как рабочее тело получается непосредственно в цилиндре, при сгорании топлива в смеси с воздухом, забираемым из атмосферы.
ДВС — это тип тепловой машины, в которой химическая энергия топлива (обычно применяется жидкое или газообразное углеводородное топливо), сгорающего в камере сжатия, преобразуется в механическую работу. Камера сгорания находится в рабочем цилиндре, в котором и происходит преобразование энергии. Термодинамика циклов ДВС изложена в [1], раздел 10.2.
Несмотря на то, что двигатель внутреннего сгорания относится к сравнительно несовершенному типу тепловых машин (их громоздкость, сильный шум, токсичные выбросы и необходимость системы их отвода, относительно небольшой ресурс, необходимость охлаждения и смазки, высокая сложность в проектировании, изготовлении и обслуживании, сложная система зажигания, большое количество изнашиваемых частей, высокое потребление горючего и так далее), благодаря своей автономности (используемое топливо содержит гораздо больше энергии, чем лучшие электрические аккумуляторы), ДВС находят себе широкое применение. В настоящее время ДВС являются основным типом двигателя, применяемом в автотранспорте, они широко внедрены в водном и частично железнодорожном транспорте, а также находят применение в мобильных и стационарных энергетических установках небольшой мощности.