Los motores de combustión interna son la fuente energética más frecuentemente empleada en vehículo motorizados. Estos motores generan la potencia gracias a convertir la energía química de los combustibles en calor y dicho calor en energía mecánica.
La conversión de la energía química en calor es llevada a cabo a través de la combustión, mientras que la dicha energía calorífica es convertida en trabajo mecánico utilizando un mecanismo capaz de convertir la expansión del gas en trabajo.
Como fluidos de trabajo se suelen utilizar líquidos que permitan el incremento de presión por medio de un cambio de fase (vaporización) o gases cuyo trabajo de presión pueda ser incrementado a través de una compresión.
Los combustibles (hidrocarburos) requieren la presencia de combustible para llevar a cabo su combustión. Dicho oxigeno es usualmente suministrado a través del aire de admisión.
Si la combustión del fuel se produce en el interior de los cilindros, el proceso es denominado "combustión interna". En este caso, el propio gas de combustión es el fluido de trabajo.
Si la combustión se produce fuera de los cilindros, el proceso se denomina de "combustión externa".
El trabajo mecánico continuo se consigue solamente a través de procesos cíclicos (motor de pistones) o mediante procesos continuos (turbina de gas) de absorción de calor, expansión (producción de trabajo) y retorno del fluido de trabajo a sus condiciones iniciales (ciclo de combustión)
Si el fluido de trabajo se altera químicamente como cuando actúa de oxidante, el retorno a las condiciones iniciales únicamente es posible por medio de la sustitución del mismo por fluido sin alterar. Este tipo de motores se conoce como de ciclo abierto y se caracterizan por realizar un proceso de renovación de la carga en el que se sustituyen los productos de la combustión por carga fresca. Los motores de combustión interna siempre requieren un ciclo abierto.
En los motores de combustión externa, el fluido de trabajo permanece químicamente inalterado, y puede así recuperar sus condiciones iniciales mediante un enfriamiento o una condensación. Esto permite la utilización de ciclos cerrados.
Además de las características principales del proceso (abierto, cerrado) y del tipo de combustión (cíclica, continua), los procesos de combustión en motores de combustión interna pueden ser definidos en función de como realicen la mezcla y el encendido.
En motores de mezcla externa, la mezcla se realiza fuera de la cámara de combustión. Este tipo de mezcla permite conseguir una mezcla muy homogenea cuando se inicia el proceso de combustión. Por ello, estos motores son conocidos de mezcla homogenea.
En motores de mezcla interna, la mezcla se produce directamente en el interior de la cámara de combustión con lo que es difícil conseguir una mezcla homogenea en el momento del encendido ya que el aire y el combustible disponen de poco tiempo para llevar a cabo dicha mezcla.
En relación al encendido también existen dos posibilidades. Si el encendido se produce gracias a un agente externo como una chispa eléctrica los motores son denominados de encendido provocado. En caso de que el encendido se produzca espontáneamente gracias a las condiciones de presión y temperatura existentes en el interior de la cámara el motor se denominará de encendido por compresión.