Pour que le moteur fonctionne correctement et efficacement, il doit être fourni avec la bonne quantité de mélange carburant/air en fonction de sa large gamme de demandes.
Un système d'injection de carburant
Traditionnellement, le mélange carburant/air est contrôlé par le carburateur, un instrument loin d'être parfait.
Son inconvénient majeur est qu'un seul carburateur alimentant un moteur à quatre cylindres ne peut pas donner à chaque cylindre exactement le même mélange essence/air car certains cylindres sont plus éloignés du carburateur que d'autres.
Une solution consiste à monter des carburateurs doubles, mais ceux-ci sont difficiles à régler correctement. Au lieu de cela, de nombreuses voitures sont désormais équipées de moteurs à injection de carburant où le carburant est délivré en rafales précises. Les moteurs ainsi équipés sont généralement plus efficaces et plus puissants que les moteurs à carburateur, et ils peuvent également être plus économiques, tout en produisant moins d'émissions toxiques.
Le système d'injection de carburant des voitures à moteur à essence est toujours indirect, l'essence étant injectée dans le collecteur d'admission ou l'orifice d'admission plutôt que directement dans les chambres de combustion. Cela garantit que le carburant est bien mélangé à l'air avant qu'il n'entre dans la chambre.
Cependant, de nombreux moteurs diesel utilisent l'injection directe dans laquelle le diesel est injecté directement dans le cylindre rempli d'air comprimé. D'autres utilisent l'injection indirecte dans laquelle le carburant diesel est injecté dans la chambre de précombustion de forme spéciale qui a un passage étroit la reliant à la culasse.
Seul l'air est aspiré dans le cylindre. Il est tellement chauffé par la compression que le carburant atomisé injecté à la fin de la course de compression s'auto-enflamme.
Tous les systèmes d'injection d'essence modernes utilisent l'injection indirecte. Une pompe spéciale envoie le carburant sous pression du réservoir de carburant au compartiment moteur où, toujours sous pression, il est distribué individuellement à chaque cylindre.
Selon le système particulier, le carburant est tiré soit dans le collecteur d'admission, soit dans l'orifice d'admission via un injecteur. Cela fonctionne un peu comme la buse de pulvérisation d'un tuyau, garantissant que le carburant sort sous forme de fine brume. Le carburant se mélange à l'air passant par le collecteur ou l'orifice d'admission et le mélange carburant/air pénètre dans la chambre de combustion.
Certaines voitures ont une injection de carburant multipoint où chaque cylindre est alimenté par son propre injecteur. Ceci est complexe et peut coûter cher. Il est plus courant d'avoir une injection à point unique où un seul injecteur alimente tous les cylindres, ou d'avoir un injecteur tous les deux cylindres.
Les injecteurs à travers lesquels le carburant est pulvérisé sont vissés, buse en premier, dans le collecteur d'admission ou la culasse et sont inclinés de sorte que le jet de carburant soit dirigé vers la soupape d'admission.
Les injecteurs sont de deux types, selon le système d'injection. Le premier système utilise l'injection continue où le carburant est injecté dans l'orifice d'admission tout le temps que le moteur tourne. L'injecteur agit simplement comme une buse de pulvérisation pour briser le carburant en une fine pulvérisation - il ne contrôle pas réellement le débit de carburant. La quantité de carburant pulvérisée est augmentée ou diminuée par une unité de commande mécanique ou électrique - en d'autres termes, c'est comme ouvrir et fermer un robinet.
L'autre système populaire est l'injection temporisée (injection pulsée) où le carburant est délivré en rafales pour coïncider avec la course d'admission du cylindre. Comme pour l'injection continue, l'injection temporisée peut également être contrôlée mécaniquement ou électroniquement.
Les premiers systèmes étaient contrôlés mécaniquement. Ils sont souvent appelés injection d'essence (PI en abrégé) et le débit de carburant est contrôlé par un ensemble régulateur mécanique. Ces systèmes souffrent des inconvénients d'être mécaniquement complexes et d'avoir une mauvaise réponse à l'arrêt de l'accélérateur.
Les systèmes mécaniques ont maintenant été largement remplacés par l'injection électronique de carburant (appelé EFi en abrégé). Cela est dû à la fiabilité croissante et à la baisse des coûts des systèmes de contrôle électronique.
Deux principaux types d'injecteurs peuvent être montés, selon que le système d'injection est à commande mécanique ou électronique. Dans un système mécanique, l'injecteur est chargé par ressort en position fermée et est ouvert par la pression du carburant. Un injecteur électronique 
L'injecteur d'un système électronique est également maintenu fermé par un ressort, mais est ouvert par un électro-aimant intégré au corps d'injecteur. L'unité de contrôle électronique détermine combien de temps l'injecteur reste ouvert. 
L'injection mécanique de carburant a été utilisée dans les années 1960 et 1970 par de nombreux constructeurs sur leurs voitures de sport et berlines sportives plus performantes. Un type équipant de nombreuses voitures britanniques, y compris les Triumph TR6 PI et 2500 PI, était le système Lucas PI, qui est un système temporisé.
Une pompe à carburant électrique haute pression montée près du réservoir de carburant pompe le carburant à une pression de 100 psi jusqu'à un accumulateur de carburant. Il s'agit essentiellement d'un réservoir à court terme qui maintient la pression d'alimentation en carburant constante et élimine également les impulsions de carburant provenant de la pompe.
De l'accumulateur, le carburant passe à travers un filtre à éléments en papier, puis alimente l'unité de commande de dosage de carburant, également appelée distributeur de carburant. Cette unité est entraînée par l'arbre à cames et son travail, comme son nom l'indique, est de distribuer le carburant à chaque cylindre, au bon moment et dans les bonnes quantités.
La quantité de carburant injectée est contrôlée par un clapet situé dans l'admission d'air du moteur. Le volet se trouve sous l'unité de commande et monte et descend en réponse au flux d'air - lorsque vous ouvrez l'accélérateur, la « succion » des cylindres augmente le flux d'air et le volet monte. Cela modifie la position d'un sélecteur de circuit dans l'unité de contrôle de dosage pour permettre à plus de carburant d'être injecté dans les cylindres.
Depuis le doseur, le carburant est acheminé successivement vers chacun des injecteurs. Le carburant jaillit alors dans l'orifice d'admission de la culasse. Chaque injecteur contient une soupape à ressort qui est maintenue fermée par sa pression de ressort. La soupape ne s'ouvre que lorsque le carburant est injecté.
Pour un démarrage à froid, on ne peut pas se contenter de bloquer une partie du flux d'air pour enrichir le mélange carburant/air comme on peut le faire avec un carburateur. Au lieu de cela, une commande manuelle sur le tableau de bord (ressemblant à un bouton de starter) ou, sur les modèles plus récents, un data-term-id="1915">microprocesseur
