Motores de encendido provocado
En este tipo de motores, la combustión se inicia cerca del final de la carrera de compresión por causa de una o varias chispas. Dicha combustión se propaga en un frente de llama hacia el resto de la cámara. Según la mezcla, hay dos tipos de motores de encendido provocado: uno, los que trabajan siempre con mezcla estequiométrica; dos, los que lo pueden hacer también con mezcla pobre.

En funcionamiento con mezcla estequiométrica, una válvula de mariposa, controlada directa o indirectamente por el pedal del acelerador, es lo que varía la carga (salvo en el motor Valvetronic de BMW, que no tiene mariposa). Es decir, esta válvula deja pasar más o menos aire y, por tanto, varía el par que da el motor. Cuando la mariposa no está completamente abierta (que es lo más habitual) ese «estrangulamiento» disminuye el rendimiento del motor. En esas condiciones (carga baja o media), la mezcla de aire y gasolina se mantiene casi constante en una proporción estequiométrica (14,7 a 1).

En estos motores, la relación de compresión (y, por tanto, el rendimiento) está limitada por la aparición de la combustión detonante o «picado de biela». Este fenómeno, asociado al autoencendido, daña componentes del motor por las altas transferencias de calor que origina (puede fundir parte del pistón) y un aporte de energía desfasado respecto al movimiento del pistón.

Por otra parte, la asociación del aire y el combustible no es perfecta —sobre todo en los ciclos de dos tiempos— lo que aumenta la proporción de CO e HC en el gas de escape. Además, la combustión con alta temperatura provoca óxidos de nitrógeno NOx. Todo se ello debe corregir con el empleo de complejos y costosos sistemas de descontaminación.

Los motores que pueden funcionar con mezcla pobre son generalmente de inyección directa, aunque ni todos los inyección directa funcionan con mezcla pobre, ni todos los de mezcla pobre tienen inyección directa. Con cierta combinación de carga y régimen, estos motores no usan una mezcla homogénea, sino una pobre pero estratificada: muy rica en torno a la bujía, muy pobre en el resto de la cámara de combustión. En la zona rica, donde se inicia la llama, la temperatura es muy elevada y favorece la oxidación del nitrógeno. Como consecuencia de este fenómeno y de la atmósfera rica en oxígeno, los motores de inyección directa de gasolina emiten mas NOx que los indirecta.

Una de las principales ventajas de estos motores es que —cuando funcionan con mezcla pobre— no tienen las pérdidas por bombeo de un motor normal de gasolina. Como la variación de la carga se hace mediante el combustible (no mediante el aire), la mariposa está prácticamente abierta.

Motores de encendido por compresión, ciclo Diesel
En este tipo de motor, lo que entra en la cámara inicialmente es sólo aire; el gasóleo se inyecta más o menos cerca del punto muerto superior. El denso combustible —pulverizado pero aún líquido— debe vaporizarse, mezclarse con el aire y alcanzar las condiciones de presión y temperatura apropiadas para inflamarse. El tiempo que lleva este proceso es el «retraso de autoencendido» y limita la velocidad a la que puede girar el motor y, por tanto, su potencia máxima. La carga varía modificando la cantidad de gasóleo inyectado; siempre entra la máxima cantidad que el motor admite en determinadas condiciones.

La alta temperatura de combustión en las zonas donde la mezcla es más rica provoca la asociación del oxígeno y el nitrógeno del aire dando lugar a emisiones altas de NOx. El hollín y los hidrocarburos (HC) que no han sido quemados se forman también en esas zonas y constituyen otra fuente de emisiones contaminantes.