Le principe de fonctionnement d'un moteur à essence repose principalement sur le cycle à quatre temps, qui comprend l'admission, la compression, la combustion (puissance) et l'échappement. Le processus spécifique est le suivant :
Course d'admission. Le piston se déplace du point mort haut au point mort bas entraîné par le vilebrequin. À ce moment, la soupape d'admission s'ouvre, la soupape d'échappement se ferme et de l'air frais (principalement composé d'un mélange d'air et d'essence) est aspiré dans le cylindre.
Course de compression. Le piston se déplace du point mort bas au point mort haut. À ce moment, les soupapes d'admission et d'échappement sont fermées, le gaz mélangé dans le cylindre est comprimé et la température et la pression augmentent.
Course de combustion (puissance). Lorsque la course de compression est proche du point mort haut, la bougie génère une étincelle électrique, enflammant le gaz mixte comprimé. Le processus de combustion provoque une expansion rapide du gaz, générant une température et une pression élevées, poussant le piston à se déplacer vers le point mort bas.
Course d'échappement. Le piston se déplace du point mort haut au point mort bas, la soupape d'échappement s'ouvre et les gaz d'échappement sont évacués du cylindre entraîné par le piston.
Dans ce processus, le vilebrequin convertit le mouvement alternatif du piston en mouvement de rotation, entraînant ainsi la bielle et d'autres travaux mécaniques associés. De plus, le moteur a également besoin d'un système de lubrification pour réduire les frottements, d'un système de refroidissement pour contrôler la température et d'un système d'allumage pour enflammer le mélange.