Eine Kolbenstange, besser bekannt als Pleuelstange, verbindet in einem Motor den Kolben mit der Kurbelwelle. Die Kolbenstange ermöglicht die Kraftübertragung von einer kontrollierten Explosion im Zylinder auf die Kurbelwelle sowie auf die Stößel und Stößel, je nachdem, ob der Motor eine obenliegende Nockenwelle oder eine Standardnockenwelle hat. Bei Verbrennungsmotoren gibt es eine Kolbenstange pro Zylinder.
In einem Automotor hat jeder Zylinder einen Kolben und zwei oder mehr Einlass- und Auslassventile. Die meisten Frontantriebsmotoren mit obenliegender Nockenwelle haben vier Ventile pro Zylinder: zwei Einlassventile und zwei Auslassventile. Motoren mit der Nockenwelle in der Motormitte haben in der Regel zwei Ventile pro Zylinder: ein Auslassventil und ein Einlassventil. Alle Viertakt-Verbrennungsmotoren, unabhängig von der Art der Nockenwelle, haben vier Takte: Einlass, Verdichtung, Verbrennung und Auslass.
Beim Ansaugtakt zieht die Kurbelwelle die Kolbenstange nach unten. Dies zieht den Kolben nach unten und lässt ein Gemisch aus Luft und Kraftstoff in jeden Zylinder eintreten. Die Einlassventile an jedem Zylinder sind geöffnet, sodass Luft und Kraftstoff in den Zylinder eintreten können.
Wenn die Kurbelwelle die Kolbenstange beim zweiten Hub – dem Kompressionstakt – nach oben drückt, beginnen sich die Einlassventile zu schließen und das Luft-Kraftstoff-Gemisch wird komprimiert. Die Kompression erhitzt die Mischung und macht sie flüchtiger. Am Ende des Hubs sind die Einlassventile vollständig geschlossen und die Auslassventile bereiten sich zum Öffnen vor.
Für den Verbrennungstakt, den dritten Takt, fährt die Kurbelwelle wieder herunter. Die Auslassventile beginnen sich zu öffnen. Die Zündkerze zündet das flüchtige Luft-Kraftstoff-Gemisch, löst eine kontrollierte Explosion aus und erzeugt Strom. Während die Kolbenstange den Kolben durch den Hub bewegt, öffnen sich die Auslassventile weiter.
Beim vierten Takt – dem Auslasstakt – sind die Auslassventile vollständig geöffnet und die Kurbelwelle beginnt, die Kolbenstange nach oben zu drücken, wodurch verbrannte Luft und Kraftstoff in das Abgassystem ausgestoßen werden. Die Auslassventile beginnen sich gegen Ende des Hubs zu schließen und die Einlassventile bereiten sich zum Öffnen vor. Am Ende des Hubs sind die Auslassventile vollständig geschlossen und die Kolbenstange hat den Kolben bis zum oberen Ende des Zylinders gedrückt. Das übrig gebliebene Luft-Kraftstoff-Gemisch wird vollständig in die Abgasanlage ausgestoßen, dann beginnt der Prozess von vorne.