热机运转的四个关键步骤包括吸气冲程、压缩冲程、做功冲程以及排气冲程。在吸气冲程中，活塞向下移动，吸入燃料与空气混合物。接着，压缩冲程启动，活塞逆向运动，压缩燃料混合物，同时将机械能转换为内能。

压缩末期，火花塞点燃混合物，形成爆炸，释放巨大的能量。在做功冲程期间，爆炸产生的高压气体推动活塞向下移动，将内能转换为机械能，进而驱动曲轴旋转。活塞的运动轨迹呈上至下、下至上、再上至下的循环。

在排气冲程中，活塞再次向上移动，排出燃烧后的废气，准备下一个吸气循环。整个工作循环中，活塞往返两次，曲轴连续转动两周，实现从燃料的化学能到机械能的高效转换。