内燃机是一种动力转换装置，它通过燃料在机器内部燃烧产生的热能，直接转化为机械能。广义上，内燃机包括往复活塞式、旋转活塞式和自由活塞式等，以及燃气轮机和喷气式发动机，但最常见的内燃机是活塞式，其中以往复活塞式最为常见。活塞式内燃机的工作原理是混合燃料和空气在气缸内燃烧，高温高压的燃气驱动活塞运动，通过曲柄连杆机构输出机械功，驱动各种机械设备运行。
汽油机和柴油机是常见的内燃机类型。汽油机中，进气门、排气门、火花塞等元件配合完成一个工作循环，包括吸气、压缩、做功和排气四个冲程。柴油机则通过喷油嘴代替火花塞，采用压燃方式点火。自19世纪60年代以来，内燃机经过不断改进，因其高效、功率范围广和机动性强，被广泛应用于汽车、拖拉机、飞机、船舶等领域，全球内燃机保有量居首位。
内燃机的工作过程由进气、压缩、燃烧和膨胀四个阶段组成，其中只有膨胀行程对外做功。活塞式内燃机的组成部分包括曲柄连杆机构、气缸、配气机构、供油系统和冷却系统等。换气过程是关键，它确保了废气排出和新鲜空气进入，以优化燃烧效率。内燃机的发展不仅受到燃料类型的影响，如汽油机和柴油机，还与技术进步和市场需求紧密相连。
热机原理是将燃料的化学能转化成内能再转化成机械能的机器动力机械的一类，如蒸汽机、汽轮机、燃气轮机、内燃机、喷气发动机等。热机通常以气体作为工质（传递能量的媒介物质叫工质），利用气体受热膨胀对外做功。热能的来源主要有燃料燃烧产生的热能、原子能、太阳能和地热等。