На современных лодках устанавливают поршневые двигатели внутреннего сгорания. В цилиндр двигателя через одни и те же промежутки времени вводится в определенных пропорциях воздух и жидкое или газообразное горючее. Эта смесь воспламеняется и сгорает, образуя большое количество газов, нагретых до высокой температуры (примерно до 2000° С). Газы, стремясь расшириться, давят на днище поршня, стенки и головку цилиндра, вызывая поступательное движение поршня, которое при помощи кривошипно-шатунного механизма преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Затем отработанные газы удаляются из цилиндра, и все повторяется снова (рис. 78).

Совокупность этих последовательных и периодически повторяющихся процессов называется рабочим циклом двигателя.

Верхней и нижней мертвыми точками называются положения коленчатого вала, при которых поршень, перемещаясь в цилиндре, достигает крайних точек (верхняя мертвая точка — в. м. т., нижняя — н. м. т.).

Путь, который проходит поршень при движении от одной мертвой точки до другой, называется ходом поршня.

Ход поршня соответствует повороту коленчатого вала на 180°. От величины хода поршня зависят многие параметры работы двигателя, в частности средняя скорость поршня, по которой судят о быстроходности двигателя.

Объемом камеры сжатия, или объемом камеры сгорания Vo, называется объем, образованный между головкой цилиндра и днищем поршня при положении поршня в в. м. т.

Рабочим объемом цилиндра V_h называется объем между мертвыми точками.

Сумма рабочих объемов всех цилиндров многоцилиндрового двигателя, выраженная в литрах, называется литражом двигателя, который определяется по формуле:

Полным объемом цилиндра Vа называется сумма объемов камеры сгорания и рабочего цилиндра.

Степенью сжатия е называется отношение полного объема цилиндра к объему камеры сжатия:

С увеличением степени сжатия повышается мощность и экономичность двигателя. Величина степени сжатия е современных бензиновых двигателей находится в пределах б—8 и ограничена физическими свойствами бензина, который при чрезмерно высокой степени сжатия сгорает очень быстро, вызывая взрывы, нарушающие нормальную работу двигателя.

Двигатели внутреннего сгорания разделяются на карбюраторные и дизельные.

В карбюраторных горючая смесь (смесь паров топлива и воздуха) приготавливается вне цилиндра и воспламеняется в нем от электрической искры, проскакивающей между электродами свечи зажигания, ввернутой в крышку цилиндра.

В дизельных двигателях горючая смесь образуется внутри цилиндра. Топливо впрыскивается сюда и воспламеняется под влиянием высокой температуры воздуха, сжатого в цилиндре.

Двигатели обоих типов могут быть четырехтактными и двухтактными.

Одной из основных характеристик двигателя является развиваемая мощность. За единицу мощности двигателя внутреннего сгорания принимается 1 л. с., равная работе в 75 кГм, выполняемой за одну секунду.

В двигателях различают индикаторную, эффективную и литровую мощность.

Индикаторной называется мощность, развиваемая газами внутри цилиндров двигателей. Она зависит от полноты наполнения цилиндров горючей смесью и определяется по формуле:
 

Среднее индикаторное давление Рi постоянно по величине и действует на поршень в течение всего рабочего цикла двигателя. Величина его с учетом внутренних потерь при полностью открытом дросселе для карбюраторных двигателей составляет 6—8 кГ/см².

Рабочий объем цилиндра Vп определяется по формуле:
 

Эффективная (полезная) мощность меньше индикаторной на величину механических потерь:

Так как значительная часть энергии расходуется на трение в узлах самого двигателя и на привод вспомогательных механизмов, механический коэффициент полезного действия равен 0,70—0,85. Таким образом, эффективной называют мощность, которую можно снять с коленчатого вала двигателя.
 

Эффективная мощность для четырехтактного двигателя рассчитывается по формуле:

для двухтактного двигателя:

где Ре — среднее эффективное давление, кГ/см².

Оценку совершенства различных двигателей производят по литровой мощности, измеряемой эффективной мощностью двигателя, приходящейся на 1 л рабочего объема всех цилиндров. Литровая мощность определяется делением эффективной мощности на литраж двигателя:

Она зависит от среднего эффективного давления, частоты оборотов вала, числа рабочих тактов, степени сжатия и др. Процесс повышения литровой мощности двигателя называется форсированием, а сами двигатели форсированными.
 

И индикаторная, и эффективная мощность, определяемая для одного цилиндра, называется цилиндровой мощностью. Сумма мощностей всех цилиндров двигателя именуется агрегатной мощностью.
 

В зависимости от устройства, совершенства конструкции и технического состояния двигатель расходует больше и меньше топлива для выполнения одной и той же полезной работы.
 

Чем больше тепловой энергии, выделенной сгоревшим в цилиндре топливом, преобразуется в полезную работу, тем экономичнее двигатель. Количество топлива, расходуемое двигателем при определенной нагрузке в течение одного часа, называется часовым расходом топлива, измеряемым в килограммах в час.
 

Эта величина сама по себе не может характеризовать экономичность работы двигателя. Чтобы иметь возможность сравнивать экономичность работы различных двигателей, введено понятие удельного расхода топлива на эффективную лошадиную силу в час:

Если двигатель работает с недогрузкой, т. е. не использует полностью свою эффективную мощность, удельный расход топлива увеличивается. Следовательно, для наиболее экономичной работы двигателя необходимо стремиться всегда загружать его таким образом, чтобы отдаваемая мощность была близка к наибольшей.