原理
是將燃料燃燒後施加在活塞頂上的膨脹壓力轉變為推動曲軸旋轉的轉矩，向外輸出動力。曲柄連桿機構一般由機體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組三部分組成。
機體組
主要由氣缸體、氣缸蓋、氣缸墊、曲軸箱和油底殼等部件組成。
氣缸體：
是發動機各個機構和系統的裝配機體，是發動機中最重要的一個部件。氣缸體有水冷式氣缸體和風冷式氣缸體。
水冷式
氣缸體一般與上曲軸箱鑄成一體。氣缸體上部排列出所有氣缸，氣缸周圍的空腔相互連通構成水套。下半部分是用來支撐曲軸的曲軸箱。
氣缸體有直列、V型和水平對置三種形式，在汽車上常用直列和V型兩種
氣缸體下部的結構有一般式、龍門式、和隧道式三種形式。
風冷式
氣缸體和曲軸箱採用分體式結構，氣缸體和曲軸箱分開鑄造，然後再裝配到一起。氣缸體和氣缸蓋外表面鑄有許多散熱片來保證充分散熱。
缸體
的材料一般用灰鑄鐵，為提高氣缸的耐磨性，有時在鑄鐵中加入少量合金元素如鎳、鉬、鉻、磷等。但是，實際上除了與活塞配合的氣缸壁表面外，其他部分對耐磨性要求並不高。為了材料上的經濟性，廣泛採用缸體內鑲入氣缸套來形成氣缸工作表面。這樣，缸套可用耐磨性較好的合金鑄鐵或合金鋼製造，以延長氣缸使用壽命，而缸體可用價格較低的普通鑄鐵或鋁合金材料製造。氣缸套有乾式和濕式兩種。
乾式氣缸套
外表面不直接與冷卻水接觸，其壁厚一般為1～3mm。缸套外表面與其裝配的氣缸套內表面採用過盈配合。
濕式氣缸套
外表面直接與冷卻水接觸，冷卻水接觸，冷卻效果好。其壁厚比干式缸套厚，一般為5～9mm。
氣缸蓋
主要作用是封閉氣缸上部，與活塞頂部和氣缸壁一起構成燃燒室。
一般水冷式發動機氣缸蓋內鑄有冷卻水套，缸蓋下端面與缸體上端面間所對應的水套是相通的，利用水的循環來冷卻燃燒室壁等高溫部分；
風冷式發動機氣缸蓋鑄有許多散熱片，靠增大散熱面積來降低燃燒室的溫度。
發動機的氣缸蓋上應有進排氣門座及氣門導管孔和進排氣通道等。汽油機氣缸蓋還應有火花塞孔，而柴油機則設有安裝噴油器的座孔。
氣缸墊
氣缸蓋與氣缸體之間裝有氣缸襯墊，其作用是保證氣缸蓋與氣缸體間的密封，防止燃燒室漏氣、水套漏水。
油底殼
主要作用是儲存機油並封閉曲軸箱。油底殼受力很小，一般採用薄鋼板衝壓而成。
活塞連桿組
由活塞、活塞環、活塞銷、連桿等主要機件組成
活塞
作用是與氣缸蓋、氣缸壁等共同組成燃燒室，並承受氣缸中氣體壓力，通過活塞銷將作用力傳給連桿，以推動曲軸旋轉。活塞可分為頭部、環槽部和裙部三部分
活塞頭部 是燃燒室的組成部分，其形狀取決於燃燒室的形式。常見的活塞頭部形狀有平頂室、凹頂室和凸頂室。
活塞環槽活塞環安裝在活塞環槽內。汽油機一般有2～3道環槽，上面1～2道用來安裝氣環，實現氣缸的密封；最下面的一道用來安裝油環。在油環槽底面上鑽有許多徑向回油孔，當活塞向下運動時，油環把氣缸壁上多餘的機油刮下來經回油孔流回油底殼。若工作溫度過高，第一道環容易產生積碳，出現過熱卡死現象。
活塞裙部活塞裙部起導向作用
活塞環
安裝在活塞環槽內，用來密封活塞與缸壁之間的間隙，防止竄氣，同時使活塞往復運動更順捷。活塞環分為氣環和油環兩種。
活塞銷
作用是連線活塞和連桿小頭，並將活塞所受的氣體作用力傳給連桿。活塞銷通常為空心圓柱體，有時也按等強度要求做成變截面管狀體結構。活塞銷一般採用低碳鋼或低碳合金製造。活塞銷與活塞銷座孔和連桿小頭襯套孔的連線採用全浮式和半浮式連線。採用全浮式，活塞銷可以在孔內自由轉動；採用半浮式連線，銷與連桿小頭之間為過盈配合，工作中不發生相對轉動；銷與活塞銷座孔之間為間隙配合。
連桿
作用是將活塞承受的力傳給曲軸，並使活塞的往復運動轉變為曲軸的旋轉運動。連桿由連桿體、連桿蓋、連桿螺栓和連桿軸瓦等零件組成。連桿體與連桿蓋可分為連桿小頭、槓身和連桿大頭。連桿小頭用來安裝活塞銷，以連線活塞。桿身通常做成“工”或“H”形斷面，以求在滿足強度和剛度要求的前提下減少質量。連桿大頭與曲軸的連桿軸頸相連。一般做成分開式，與桿身切開的一半稱為連桿蓋，二者靠連桿螺栓連線為一體。連桿軸瓦安裝在連桿大頭孔座中，與曲軸上的連桿軸頸裝合在一起，是發動機中最重要的配合副之一。常用的減磨合金主要有白合金、銅鉛合金和鋁基合金。
曲軸飛輪組
主要由曲軸和飛輪以及其他不同作用的零件和附屬檔案組成。
曲軸
其作用是將活塞連桿組傳來的氣體作用力轉變成曲軸的旋轉力矩對外輸出，並驅動發動機的配氣機構及其他輔助裝置工作。曲軸前端主要用來驅動配氣機構、水泵和風扇等附屬機構，前端軸上安裝有正時齒輪（或同步帶輪）、風扇與水泵的帶輪、扭轉減振器以及起動爪等。曲軸後端採用凸緣結構，用以安裝飛輪。主軸頸和連桿軸頸是發動機中最關鍵的滑動配合副，一般均進行表面淬火，軸頸過度圓角處還進行滾壓強化等工藝，以提高其他抗疲勞強度。
曲軸的軸向定位一般採用止推片或翻邊軸瓦，定位裝置裝在前端第一道主軸承處或中部某軸承處。
曲軸一般選用強度高、耐衝擊韌度和耐磨性能好的優質中碳結構鋼、優質中碳合金鋼或高強度球墨鑄鐵來鍛造或鑄造。曲軸在裝配前必須經過動平衡校驗，對不平衡的曲軸，常在其偏重的一側平平衡重或曲柄上鑽去一部分質量，以達到平衡的要求。飛輪是一個轉動慣量很大的圓盤，外緣上壓有一個齒圈，與起動機的驅動齒輪嚙合，供起動發動機的使用。飛輪上通常還刻有第一缸點火正時記號，以便校準點火時刻。多缸發動機的飛輪應與曲軸一起進行動平衡試驗。為了保證在拆裝過程中不破壞飛輪與曲軸間的裝配關係，採用定位銷或不對稱螺栓布置方式，安裝時應加以注意。
