как работает и зачем нужен двигатель внутреннего сгорания?

Зачем нужен: для преобразования энергии сгорания углеводородного топлива (нефтепродуктов, газа, спирта) в энергию вращательного движения.
Как работает: топливная смесь (топливо+окислитель, чаще всего воздух) сжигается в герметичной цилиндрической камере с поршнем. Продукты сгорания топлива имеют горздо более высокое давление и выталкивают поршень, поршень связан с шатуном, тот с коленчатым валом: так возвратно-поступательное движение поршня преобразуется во вращательное движение коленчатого вала. Для обеспечения стабильной работы устройства нужно ещё решить ряд инженерных задач: обеспечить возвратный ход поршня, своевременное нагнетание и воспламенение топливной смеси, приготовление сбалансирванной топливной смеси, выхлоп продуктов сгорания, смазку, охлаждение и т. д. Разные решения этих задач порождают разные схемы работы ДВС: Ванкеля, Дизеля и т. п.