四冲程
一个周期由四个冲程构成，或者活塞在气缸中单方向的直线运动:
1.进气（吸气）冲程
2.压缩冲程
3.做功（点火）冲程
4.排气冲程
四冲程发动机比两冲程的效率要高很多。不过需要相当多的可移动零件以及更高的制造技术。
连控轨道阀调速
大部分的四冲程发动机，气门都是简单地随着弹簧的返回而关闭。随着发动机转速的提高，弹簧推动气门开合的时间会有所改变，而这时间的改变不利于发动机的性能发挥。
这个问题的解决办法之一是连控轨道阀（Desmodromic valve）调速系统。这个系统是用一个机械装置调整气门的开合。这样就可以得到更高转速的发动机。
一些设计用到额外的凸轮轴和摇杆。
这个系统的缺点是复杂程度高、成本高，有的制造商将其用在为摩托车发动机的杜卡迪系统。
四冲程汽油发动机的四个冲程1.吸气
进气阀(L)打开
活塞向下运动
燃油和空气的混和物进入汽缸
当活塞运动至最低时，进气阀关闭
2.压缩
进气阀与排气阀都关闭着
活塞向上运动
燃油和空气的混和气体被压缩
当活塞运动至最顶部时，压缩冲程结束
将机械能转化为内能
3.作功
火花点燃混和气体
燃烧的气体急剧膨胀，推动活塞下行
将内能转化为机械能
4.排气
排气阀(R)打开
活塞向上运动
将燃烧后的废气排出
当活塞运动至最顶部时，排气阀关闭