Le moteur à explosions est caractérisé par le fait que le mélange combustible, formé d'air et de vapeurs d'hydrocarbures, est complètement préparé avant son inflammation, provoquée par l'entrée en action d'une source d'énergie auxiliaire (étincelle électrique). La machine comprend des cylindres en nombre variable, suivant sa destination et son importance (un cylindre, dans les moteurs de motocyclettes, vingt-huit cylindres, dans les plus gros moteurs d'aviation). Le cylindre contient un piston, relié directement à l'arbre-manivelle par une bielle.

La période de fonctionnement du moteur s'étend sur quatre courses (cycle à quatre temps). Le piston, d'abord à sa position extrême vers le fond du cylindre (point mort haut, en abrégé PMH), se déplace, en provoquant l'aspiration, à travers une soupape, du mélange combustible, provenant d'un carburateur (cou­rse d'aspiration). Arrivé à l'autre extrémité de sa course (point mort bas, PMB), il remonte, en comprimant le mélange aspiré, la soupape d'aspiration ayant été fermée en temps utile (course de compression). Lorsque le piston est revenu à son point de départ, le mélange est enflammé au moyen d'une étincelle électrique jaillissant d'une bougie ; le mélange brûle et se détend en repoussant le piston vers le bas (inflammation et détente) ; enfin, les gaz brûlés s'échappent à travers la soupape d'échappement, qui s'ouvre en temps voulu, et le piston achève de les chasser en revenant à sa position initiale (échappement).

Dans la machine réelle, ni l'échappement, ni la combustion ne sont instantanés et le diagramme de son fonctionnement affecte la forme donnée sur la fig.l.

Pendant la course d'admission, il se produit une légère dépression dans le cylindre (courbe AS). On ferme l'admission après le passage au PMB (point B') car l'expérience montre que, par suite de la vitesse acquise, les gaz continuent, pendant quelque temps, à affluer dans le cylindre, malgré la remontée du piston. La combustion demandant un certain délai, on provoque l'allumage avant le passage au PMH (point C, avance à l'allumage). La combustion se poursuite pendant un certain temps après le passage au PMH (point D). De même, l'échappement n'étant pas instantané, on a intérêt à ouvrir la soupape d'échappement avant le PMB (point E'), de façon que la courbe de détente descende, à partir de ce moment, plus rapidement. Malgré cela,- la pression est encore trop élevée au PMB et continue à diminuer pendant la course d'évacuation EA.

Les combustibles utilisés dans les moteurs à explosions sont, la plupart du temps, liquides, moins souvent gazeux. Les combustibles liquides sont, en général, les produits les plus volatils de la distillation du pétrole, appelés essences. On prépare aussi des essences synthétiques à partir de la houille, soit par distillation dans les conditions particulières, soit par hydrogénation. Les combustibles gazeux sont : les gaz de gazogène, obtenus à l'aide de la combustion partielle du charbon de bois, le gaz d'éclairage et divers dérivés gazeux de la houille. On ne les emploie que dans les installations industrielles.

La préparation du mélange se fait dans un carburateur, constitué essentiellement par une cuve, dans laquelle le combustible est maintenu à un niveau constant grâce à l'action d'un flotteur qui commande un pointeau obturant l'arrivée d'essence, quand le niveau tend à dépasser la limite fixée. La cuve alimente un gicleur, orifice calibré, de petites dimensions, placé au col d'un ajutage convergent-divergent, appelé diffuseur. C'est là que s'opère le mélange de combustible et d'air, en proportions convenables.

Le moteur à explosions s'emploie comme moteur fixe : gros moteurs à gaz, à double effet, utilisant des gaz industriels, gaz de gueulard, par exemple ; ou encore petit moteur de servitude, dans les installations rurales (à essence, souvent monocylindrique), mais ses principaux emplois sont ceux de la locomotion terrestre, maritime ou aérienne.