Un moteur à tête plate peut être différencié de nombreux autres modèles de moteurs à combustion interne par le fait que l’ensemble du train de soupapes est situé dans le bloc. Cette première conception de moteur comportait plusieurs avantages et inconvénients différents et est devenue beaucoup moins courante que les moteurs à soupapes en tête (OHV) et à cames en tête (OHC). Les têtes plates utilisées dans les automobiles comprenaient des moteurs à quatre cylindres en ligne, des huit en ligne et même un gros V12. Ils étaient également populaires dans les motos jusqu’à ce qu’ils soient remplacés par des panheads et d’autres modèles. En raison de l’emplacement des soupapes à l’intérieur du bloc moteur, les têtes d’un moteur à tête plate ne sont généralement guère plus que des pièces de métal solides.
De nombreux moteurs à combustion interne ont leurs soupapes situées dans la culasse. Les moteurs à tête plate ont ces soupapes dans le bloc, à côté des pistons. Le principal avantage de cette conception est que le mécanisme d’entraînement des vannes peut être sensiblement plus simple. Les moteurs OHV et OHC nécessitent des composants tels que des culbuteurs et des tiges de poussée pour faire fonctionner les soupapes, mais cela peut être fait plus directement dans un moteur à tête plate. Un autre avantage, en particulier dans les moteurs à soupapes latérales, était que le conducteur pouvait continuer à conduire son véhicule sans endommager considérablement le moteur si une soupape tombait.
L’un des plus grands avantages offerts par les têtes plates provient du chevauchement relativement faible qui se produit lorsque ni les soupapes d’échappement ni les soupapes d’admission ne sont fermées. En raison de la manière dont les soupapes sont ouvertes en appuyant directement sur elles et de la vitesse à laquelle elles peuvent s’ouvrir et se fermer, ce chevauchement est généralement plus court que dans les moteurs OHV ou OHC. Cela peut permettre à un moteur à tête plate de mieux fonctionner à des tours par minute (RPM) inférieurs, et donne aux moteurs la réputation d’être difficiles à décrocher.
La plupart des inconvénients inhérents aux moteurs à tête plate sont également liés à la conception des soupapes. La méthode par laquelle ils absorbent le mélange de carburant et d’air et expulsent les gaz de combustion peut être moins efficace que de nombreux moteurs OHC et OHV, ce qui entraîne de mauvaises performances à haute vitesse. Les têtes plates ont également un taux de compression maximal inférieur à celui de nombreuses autres conceptions de moteurs, ce qui peut contribuer à une efficacité moindre.
L’utilisation moderne des moteurs à tête plate est principalement limitée aux véhicules construits et restaurés sur mesure. Dans ces applications, l’utilisation d’un authentique moteur à tête plate peut être plus importante pour le rodder ou le personnalisateur que les inconvénients potentiels inhérents à la conception. Ils sont également parfois utilisés dans de petits moteurs tels que les tondeuses à gazon, où la simplicité de la structure des soupapes est utile et les performances à grande vitesse sans importance.