活塞从上止点运动到下止点的空之间的容积称为气缸排量。如果发动机有几个气缸，所有气缸的工作容积之和称为发动机排量。
扭矩是使物体旋转的力。发动机的扭矩是指发动机从曲轴端输出的扭矩。在功率不变的情况下，与发动机转速成反比。速度越快，扭矩越小，反之亦然，反映了汽车在一些范围内的承载能力。
压缩比是发动机混合气被压缩的程度，用压缩前气缸总容积与压缩后气缸容积(即燃烧室容积)的比值来表示。压缩比与发动机性能紧密关联。通常低压压缩比是指10以下的压缩比，10以上的高压缩比。相对而言，压缩比越高，发动机的功率越大，但对发动机的内部技术、燃烧精度、油品质量的要求也越高。
多点喷射汽车发动机的电喷装置一般由燃油喷射电路、传感器组和电子控制单元三部分所组成。如果喷油器安装在原化油器位置，即整个发动机只有一个汽油喷射点，这就是单点电喷；如果将喷油器安装在各缸的进气管上，即从多处(至少每个缸有一个喷射点)将汽油喷入缸内，这就是多点喷射。
多气门传统发动机每缸大多有一个进气门和一个排气门。这种两阀式气门机构相对简单，并且其制造成本低。对于输出功率要求不高的普通发动机，能够得到满意的发动机输出功率和扭矩性能。大排量大功率的发动机应该采用多气门技术。最简单的多气门技术是三气门结构，即在一进一排两气门结构的基础上增加一个进气门。近年来，世界各大汽车公司新开发的汽车大多采用四气门结构。在四气门气门机构中，每个气缸有两个进气门和两个排气门。四气门结构可以大幅度提高发动机的进排气效率，大部分新车都采用了四气门技术。
顶置凸轮轴(OHC)发动机有三种类型的凸轮轴安装的地方:下、中和顶置。由于汽车发动机转速很高，所以每分钟能转5000多转。为了能够更好的保证进排气效率，进气门和排气门是倒置的，也就是顶置气门装置。该装置可应用于凸轮轴的三种安装形式。但如果采用下置或中置凸轮轴，由于气门与凸轮轴距离较远，需要气门挺杆、挺杆等辅助部件，导致气门传动部件较多，结构较为复杂，发动机体积大，高速运转时易产生噪音，而顶置凸轮轴能改变此现状。因此，现代汽车发动机普遍采用顶置凸轮轴，布置在发动机上方，缩短了凸轮轴与气门的距离，省略了气门挺柱和挺杆，简化了凸轮轴与气门之间的传动机构，使发动机的结构更紧凑。更重要的是，这种安装方法可以降低整个系统的往复质量，提高传动效率。根据凸轮轴的数量可大致分为两种:单顶置凸轮轴(SOHC)和双顶置凸轮轴(DOHC)。因为中高端汽车发动机一般都布置有多个气门和V型气缸，需要用双凸轮轴分别控制进气门和排气门，所以很多名牌发动机都采用双顶置凸轮轴。
可变气门正时曲轴通过齿形传动装置带动凸轮轴旋转，这样气门在开启和关闭时会与曲轴的旋转角度形成一定的对应关系。气体流量将随着发动机转速的变化而变化。如何让气缸在不同转速下都有良好的进气效率？因此，有必要改变阀门的开启和关闭时间。通过安装在凸轮轴前端的油压装置，凸轮轴可以做一些额外的小角度转动，这样在转速升高时，进气门能提前开启。
可变长度进气歧管为了使发动机在高低速时保持稳定的进气效率，怎么来制作一根长度合适的进气管成为一个重要的课题。通过在进气管道中设置阀门，可以将进气管道变为长路径和短路径，以满足发动机高速运转时高流速、大动能的气流需求；并以低速向发动机供应适当流量的空气体。这样发动机在高速时能够得到更大的马力，在低速时有更好的油耗表现。
EGR-废气再循环发动机控制计算机根据发动机转速、负荷(节气门开度)、温度、进气流量、排气温度来控制，使废气中的少量废气进入进气系统，与混合气混合后进入气缸参与燃烧。少量废气进入缸内参与混合气的燃烧，使燃烧时缸内温度降低。因为在高温和富氧的条件下产生NOx(氮氧化物),所以抑制了NOx的产生，以此来降低了废气中NOx的含量。但是过多的废气再循环会影响混合气的点火和性能，进而影响发动机的动力，特别是在发动机怠速、低速、小负荷和冷机时，再循环的废气会明显影响发动机的性能。因此，在发动机怠速、低速、小负荷、冷机时，电脑控制废气不参与再循环，避免发动机性能受一定的影响；当发动机超过一定转速、负荷，达到一定温度时，计算机控制少量废气参与再循环。而且，参与再循环的废气量根据发动机转速、负荷、温度和废气温度而变化，以实现废气中最低的NOx。
三元催化转化器是安装在汽车排气系统中最重要的外部净化装置。它可以将汽车尾气中的CO、HC、NOx等有害化学气体通过氧化还原转化为无害的二氧化碳、水和氮气。因为这种催化剂可以同时将废气中的三种主要有害于人体健康的物质转化为无害物质，所以称为三元。三元催化器的工作原理是:当高温汽车尾气通过净化装置时，三元催化器中的净化剂会增强CO、HC、NOx的活性，使它们发生一定的氧化还原化学反应，其中CO在高温下被氧化成无色无毒的二氧化碳气体；HC化合物在高温下被氧化成水和二氧化碳；NOx被还原成氮气和氧气。三种有害化学气体变成无害气体，可以净化汽车尾气。