工作原理由4个活塞行程组成，即进气行程、压缩行程、作功行程和排气行程。活塞行程可分别用四个过程命名。在进气冲程中，活塞由曲轴驱动从上止点运动到下止点。此时，排气门关闭，进气门打开。活塞运动过程中，气缸的容积逐渐增大，在气缸内形成一定程度的真空。空气体和汽油的混合气通过进气门被吸入气缸，在气缸内进一步混合，形成可燃混合气。在压缩冲程和进气冲程之后，曲轴继续驱动活塞从下止点到上止点。此时，进气门和排气门关闭。随着活塞的运动，气缸的容积减小，气缸内的空气燃料混合物被压缩，其压力和温度同时上升。在做功冲程中，当压缩冲程结束时，安装在气缸盖上的火花塞产生电火花，点燃气缸内的可燃混合气，火焰蔓延到整个燃烧室，同时释放出大量热能。燃烧气体的体积迅速膨胀，压力和温度迅速上升。在气体压力的作用下，活塞从上止点运动到下止点，连杆推动曲轴旋转做功。此时，进气门和排气门仍然关闭。排气冲程，当排气冲程开始时，排气门打开，进气门仍然关闭。曲轴通过连杆带动活塞从下止点运动到上止点。此时，膨胀的燃烧气体（或废气）在其自身的余压和活塞的推动下，通过排气阀排出气缸。当活塞到达上止点时，排气冲程结束，排气阀关闭。