燃焼室で発生した熱エネルギーを機械エネルギーに変換し、出力として取り出すための主要構造。ピストン、コネクテイングロッド、クランクシャフト、フライホイールで構成される。ピストンの往復運動を回転運動に変換するために、機構学的にいうピストンクランク機構がロータリーエンジン以外で用いられる。大きな力を受けながら高速で摺動し、回転するため、大きな強度が必要であるが、一方で慣性力を低減するために軽量化と両立させなければならない。エンジン最高回転数の限界のひとつは主運動系の慣性力の増大である。
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