A gázmotorok legelterjedtebb típusa az olyan dugattyús motor, amelyben a dugattyú lineáris alternáló mozgást végez, s ezt a mozgást forgattyús mechanizmus alakítja át forgássá. A szerkezetnek meg kell oldania még a tüzelőanyagnak és a levegőnek a bejutását a hengerbe, majd a felhasznált égésterméknek, a kipufogó gáznak a kivezetését. 

A motor működésének alapelveit (Otto-, Diesel-, kétütemű, négyütemű motorok) a korábbi tanulmányokból ismertnek tételezzük fel, csak emlékeztetőül mutatjuk be az egyhengerű és a V elrendezéső, négyütemű motor működését (1- szívás, 2 - sűrítés, 3 - expanzió, 4 - kipufogás), valamint egy V-motor munkaciklusait (kattintson a képekre!). 

Tekintsük át röviden a jellegzetesebb motorkarakterisztikákat.

A belső karakterisztikák közül a legfontosabb az indikátordiagram, mely a hengerben lefolyó nyomásváltozást mutatja a főtengely-elfordulás (a) vagy a dugattyú-út (s), illetve a (relatív) térfogatváltozás (v/vc) függvényében. 

Sokáig csak mechanikus szerkezettel tudtak indikátordiagramot rajzolni (jobb oldali ábra), ma már terészetesen elektronikus jeladó segítségével számítógép rajzol.

 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

A baloldali ábrán a négy fő motortípus indikátordiagramját láthatjuk (az összehasonlíthatóság érdekében azonos méretű és léptékű diagramon).
 

A legfontosabb küső karakterisztikák a fordulatszám függvényében a baloldali ábrán a következők:
P = f (n) - teljesítmény   M = f (n) - nyomaték  b = f (n) - fajlagos fogyasztás 
 

.......................................

Mindhárom karakterisztika a teljes töltéshez tartozik, azaz a gázpedál teljes benyomásához. 

Részterheléskor a görbék természetesen módosulnak, a középső ábra például a különböző gázpedálállásokhoz tartozó nyomatéki karakterisztikát mutatja. 

A fajlagos fogyasztás részterheléskor már nem ábrázolható egyetlen görbével. Az ún. kagylódiagramon (jobboldali ábra) az azonos fajlagos fogyasztási területek vannak feltüntetve a pe mezőben. A szaggatott vonal a hozzá tartozó teljesítményeket mutatja.

A továbbiakban bemutatjuk a dugattyús motorok szerkezeti felépítésének alapvető típusait:

A nagy méretű motorok között készültek olyan kétdugattyús motorok, melyekben a dugattyúk egymással szemben dolgoztak:

- a lángutak hossza rövid és egyenletes legyen;
- legyen örvénylés (az égés gyorsítása és a forró pontok hűtése végett);
- az égéstér felülete térfogatához képest minél kisebb legyen (hőveszteség csökkentése);
- bő keresztmetszetű belépő- és kilépőnyílások.

Az itt látható néhány égéstér közül a legrégebbi a Ricardo-égéstér (a), amely a fenti követelményeket általában nem elégíti ki. A b típus előnye, hogy az égéstér erősen ugyan, de egyenletesen hűtött. A d típusban a beömlő friss keverék a kipufogószelepet jól hűti. Az e típus közelíti meg legjobban a gömb alakot. Az f típus résvezérléshez használatos, ahol a dugattyú taraja az áramlás iraínyítására szolgál.

A dízelmotor égéstere osztatlan vagy osztott kivitelben készül. Az utóbbi esetben a befecskendezés lehet közvetlen, de általában közvetett.

Az alábbi ábra osztatlan égéstereket mutat: 

Az örvénylés lehet hosszirányú (a henger hossztengelye körül spirál alakban) és keresztirányú (sugárirányú). Az előbbit a szívócsatorna irányával (érintőleges belépés), az utóbbit a dugattyútető alkalmas kiképzésével lehet előidézni.

Az osztott égéstérre is mutatunk példákat: 

A felső sorban az ún. előkamrás típusok láthatók. Az előkamra térfogata a főégéstér 25-40 %-át teszi ki. A befecskendezés az előkamrába történik. A befecskendezett tüzelőanyag meggyullad, a hőmérséklet rohamosan emelkedik. A kialakuló nagy nyomás az előkamrából nagy sebességgel kipréseli a gázt, amely még sok elégetlen tüzelőanyagot tartalmaz. Ennek a keveréknek a hőmérséklete igen magas, s amint a fő­égéstérbe átlép, és ott friss levegővel találkozik, folyamatosan el is ég. Az átáramlás sebességét az átömlési keresztmetszettel tudjuk befolyásolni. A nagyobb sebesség jobb keveredést, s a tüzelőanyag-szemcsék további szétporlasztását eredményezi. Ez utóbbi következtében a befecskendezésnek nem kell olyan finomnak lennie, mint közvetlen befecskendezéskor, ezért egylyukú porlasztó is megfelel, ami sokkal kevésbé kényes, mint a több - apró - lyukú. Ugyanakkor a gáznak ide-oda való áramlása a nagy keresztmetszet-változások miatt egyrészt jelentős belső súrlódással jár, másrészt az égést elnyújtja. Az égés elhúzódását meg lehet előzni, ha a befecskendezést korábban kezdjük, de csak akkora adaggal, ami a gyújtáshoz éppen elegendő. Amikor a főadag befecskendezése megkezdődik, az előkamrában uralkodó hőmérséklet már elegendő a második lépcsőben befecskendezett tüzelőanyag gyors gyulladáshoz. Ezt a kétlépcsős befecskendezést többféleképpen meg lehet valósítani, legegyszerűbben csapos porlasztó fúvókával (lásd ott).

Az előkamra különleges vállfaja a ún. örvénykamra (d és e). A dugattyú által bepréselt levegő a kamrában örvényleni kezd, ami elősegíti a keverékképzést, emiatt a szűkítésnek nem kell olyan mértékűnek lennie, mint a hagyományos előkamráknál. A befecskendezés iránya nem közömbös. Az örvénylő levegővel szembe vagy rá keresztbe való befecskendezéskor az effektív középnyomás és a fajlagos tüzelőanyag-fogyasztás kedvezőtlenebb, a gyújtás viszont kedvezőbb, a motor könnyebben indul, lágyabban jár, mint akkor, ha a befecskendezés az örvénylés irányával megegyező. Speciális fúvókával (pl. Pinteaux, lásd ott!) két sugarat lehet előállítani: egy kisebbet az örvénylésre merőlegesen, egy nagyobbat az örvénylés irányába. (Kisebb fordulatszámon a gyújtósugár a másikhoz képest viszonylag megnő!)

Különleges osztott égéstér és közvetlen befecskendezés látható a f ábrán. Az ún. légkamra térfogata a főégéstér 5...20 %-a. A légkamra az égésfolyamat második felében jut szerephez: amíg a sűrítés, majd a befecskendezés tart, addig tiszta levegő préselődik a légkamrába. Az expanzió megkezdése után ez a levegő kiáramlik, s elősegíti az égés befejezését.

Az égésteret időnként meg kell nyitni a levegő vagy a keverék beengedése, illetve az égéstermékek kiengedése céljából. Erre általában szelepeket, ritkábban tolattyúkat alkalmaznak. Az utóbbi esetben a tolattyú szerepét legtöbbször maga a dugattyú tölti be: az ún. résvezérlés esetén a dugattyú palástja nyitja és zárja a be- és a kiömlőnyílásokat. Természetesen előfordul, hogy tolattyúként külön szerkezet szolgál, például forgótárcsa. Találkozhatunk a szelep- és a résvezérlés kombinációjával is.

A szelepelrendezés alapvető jellegzetességét a szelepnek viszonylagos helyzete és a vezérlés módja adja. Kezdetben oldalszelepeket alkalmaztak alul elhelyezett bütykös tengelyes vezérléssel (SV: side valve). A korszerű motorok felül szelepeltek. A vezérlés itt is történhet alul (OHV: overhead valve), vagy felül elhelyezett (OHC: overhead camshaft) bütykös tengellyel. A felül szelepelt motoron a felül elhelyezett bütykös tengely természetesen nemcsak közvetlenül, hanem egy- vagy kétkarú emelőn keresztül is mozgathatja a szelepeket. A bütykös tengely általában rugóerő ellenében nyitja a szelepeket. 

Az igen nagy fordulatszámú versenymotorokon a szelepzárást sem lehet rugóra bízni, ilyenkor a zárást is kényszervezérléssel oldják meg: 

A bütykös tengelyt a motorfőtengely hajtja. Alsó vezérlés esetén a főtengely és a bütykös tengely között homlokfogaskerekek vannak (a), amelyek egyúttal a szükséges áttételt is nyújtják. Ha a távolság a két tengely között túl nagy, akkor lánchajtást (fogazott ékszíjhajtást) (b), vagy ún. királytengelyes hajtást (c) alkalmaznak. 

A motor teljesítménynövelésének legtermészetesebb módja a hengerűrtartalom növelése vagy a hengerek számának a szaporítása. Az előbbi mód jobb fajlagos mutatókat eredményez a teljesítmény, a fogyasztás stb. vonatkozásában, az utóbbi viszont a tömegerők kiegyensúlyozottságát, a motor járásának egyenletességét stb. javítja. Gépjárműmotoroknál egyértelműen a második módszert választják. A hengerek számának szaporítása a forgattyús tengely meghosszabbításával jár.

Ha minden forgattyúhoz csak egy hajtórúd csatlakozik, akkor a forgattyúk száma megegyezik a hengerek számával. A forgattyúk elrendezésére, ill. a forgattyús tengely kialakítására a tíz példát láthatunk: 

A páratlan számú hengerek esetét kivéve, mindegyik hengerszámhoz két-két forgattyústengely-elrendezés látható. Annak elbírálásához, hogy melyik elrendezés milyen esetben alkalmas, olyan problémákat kell tisztázni, mint a gyújtási sorrend, a tömegkiegyenlítés módja és mértéke, függően attól, hogy két- vagy négyütemű motorról van-e szó stb. 

A problémát szaporítja, ha a hengereket nem egy sorban helyezzük el, hanem két sorban, például minden második forgattyú tartozik az egyik sorhoz, vagy minden forgattyúhoz két hajtórúd csatlakozik. A két hengersor egymással szöget zár be (V motor). A gyakorlatban előforduló szögállások bal oldalon láthatók:.

 A 180 fokos V-motort gyakran összetévesztik az un. " boxer-motorral", amire az jellemző, hogy -  a V-motorral ellentétben - egy-egy hajtórúd csatlakozik minden forgattyúhoz, de a szomszédos hengerek 180 fokkal el vannak forgatva. 

Mozgásukra az jellemző, hogy hol közelednek egymáshoz, hol távolodnak. 

Az alsó ábrán két-, négy- és hathengerű boxermotor látható. Mindegyikre jellemző, hogy az egymással "szemben lévő" dugattyúk - érthető okokból - nem egészen szemben vannak egymással, ami különleges tömegerők, helyesebben "tömegnyomatékok" fellépését idézi elő a két- és a hathengerű motorokban (a négyhengerűben ennek kisebb a jelentősége).

Meg kell említeni, hogy vannak még csillagmotorok is, de azokat csak repülőgépekbe építik.

A tömegerők kiegyensúlyozása egyébként - különösen kis hengerszám esetén - számottevő problémát,jelenthet. A forgó tömegerők a tömegekkel ellentétes oldalra helyezett ellensúlyokkal teljesen kiegyenlíthetők (a). Az ide-oda mozgó tömegerők viszont (a hajtórúd "ostorozása" miatt) egyszerű eszközökkel nem egyensúlyozhatók ki. Az ellensúly növelésével egy darabig javul a helyzet, de az optimálisnál nagyobb ellensúly megint káros. Két ellensúllyal nemcsak a forgó tömegerők,  hanem az elsőrendű alternáló tömegerők is kiegyensúlyozhatók (b).Két hajtórúd esetén könnyű a kiegyensúlyozás (c). Különleges célú (pl. égéstér-kísérleti, vagy oktánszám-vizsgáló) motorok esetén komplikált megoldással még a másodrendűek és a billentő nyomatékok is kiegyensúlyozhatók (jobb alsó ábra).

A feltalálók évtizedekig próbálkoztak olyan térfogat-kiszorításos motor tervezésével, amelyben lineáris alternáló mozgás helyett körmozgás van, akár alternáló, akár folyamatos. 

A számtalan próbálkozás közül egyedül a Wankel-motor az, ami viszonylag elterjedt (nyisson teljes ablakot!). 

Itt a dugattyú tulajdonképpen belső fogazású bolygókerék, aminek a külső kerületét nem kör alakúra, hanem körívekből álló háromszög alakúra készítették, aminek az átmérője bárhol mérve ugyanakkora (álkör). A forgattyúkart forgatva a fogas koszorú ("dugattyú") cikloisokat ír le. 

A dugattyú által "lesepert" terület közel piskóta alakú. Ezt a területet palásttal körülkerítve kapjuk a munkateret.

A motort működés közben is megnézheti.

Természetesen nagyon sok más próbákozás is volt (van, lesz) a lineárisan alternáló motorok kiszorítására - egyelőre sikertelenül.