La partie du moteur dans laquelle la puissance est développée s'appelle le cylindre. Le cylindre fournit une chambre de combustion où se produisent la combustion et la détente des gaz, et il abrite le piston et la bielle. Il y a quatre facteurs principaux qui doivent être pris en compte dans la conception et la construction de l'assemblage du cylindre. Il doit:

1. Être suffisamment solide pour résister aux pressions internes développées pendant le fonctionnement du moteur. 

2. Être construit en métal léger pour réduire le poids du moteur. 

3. Avoir de bonnes propriétés de conduction thermique pour un refroidissement efficace. 

4. Être relativement facile et peu coûteux à fabriquer, à inspecter et à entretenir. 

La culasse d'un moteur refroidi par air est généralement en alliage d'aluminium car l'alliage d'aluminium est un bon conducteur de chaleur et sa légèreté réduit le poids global du moteur. Les culasses sont forgées ou moulées sous pression pour une plus grande résistance. La forme intérieure d'une culasse est généralement hémisphérique. La forme semi-sphérique est plus solide que la conception conventionnelle et aide à un balayage plus rapide et plus approfondi des gaz d'échappement.

Le cylindre utilisé dans le moteur refroidi par air est du type à soupapes en tête. Chaque cylindre est un assemblage de deux pièces principales : culasse et barillet. Au montage, la culasse est dilatée par chauffage puis vissée sur le fût de cylindre qui a été refroidi. Lorsque la tête se refroidit et se contracte et que le baril se réchauffe et se dilate, il en résulte un joint étanche au gaz. La majorité des cylindres utilisés sont construits de cette manière en utilisant une tête en aluminium et un canon en acier. 

Têtes de cylindres 

Le but de la culasse est de fournir un endroit pour la combustion du mélange carburant/air et de donner au cylindre plus de conductivité thermique pour un refroidissement adéquat. Le mélange carburant/air est enflammé par l'étincelle dans la chambre de combustion et commence à brûler lorsque le piston se déplace vers le point mort haut (haut de sa course) sur la course de compression. La charge allumée se dilate rapidement à ce moment et la pression augmente de sorte que, lorsque le piston se déplace à travers la position du point mort haut, il est entraîné vers le bas sur la course motrice. Les orifices des soupapes d'admission et d'échappement sont situés dans la culasse avec les bougies d'allumage et les mécanismes d'actionnement des soupapes d'admission et d'échappement.

Une fois la culasse coulée, les douilles de bougie, les guides de soupape, les douilles de culbuteur et les sièges de soupape sont installés dans la culasse. Les orifices des bougies d'allumage peuvent être équipés de douilles en bronze ou en acier qui sont rétrécies et vissées dans les orifices. Les inserts de bougie d'allumage Heli-Coil en acier inoxydable sont utilisés dans de nombreux moteurs actuellement fabriqués. Les guides de soupape en bronze ou en acier sont généralement rétrécis ou vissés dans des ouvertures percées dans la culasse pour fournir des guides pour les tiges de soupape. Ceux-ci sont généralement situés à un angle par rapport à la ligne médiane du cylindre. Les sièges de soupape sont des anneaux circulaires en métal trempé qui protègent le métal relativement mou de la culasse de l'action de martèlement des soupapes (lorsqu'elles s'ouvrent et se ferment) et des gaz d'échappement.

Les culasses des moteurs refroidis par air sont soumises à des températures extrêmes ; il est donc nécessaire de prévoir une surface d'ailette de refroidissement adéquate et d'utiliser des métaux qui conduisent rapidement la chaleur. Les culasses des moteurs refroidis par air sont généralement coulées ou forgées. L'alliage d'aluminium est utilisé dans la construction pour un certain nombre de raisons. Il est bien adapté à la coulée ou à l'usinage d'ailettes profondes et rapprochées, et il est plus résistant que la plupart des métaux à l'attaque corrosive du plomb tétraéthyle dans l'essence. La plus grande amélioration du refroidissement par air a résulté de la réduction de l'épaisseur des ailettes et de l'augmentation de leur profondeur. De cette façon, la surface des ailettes a été augmentée dans les moteurs modernes. Les ailettes de refroidissement se rétrécissent de 0,090" à la base à 0,060" à l'extrémité de la pointe. En raison de la différence de température dans les différentes sections de la culasse, il est nécessaire de prévoir plus de surface d'ailettes de refroidissement sur certaines sections que sur d'autres. La région de la soupape d'échappement est la partie la plus chaude de la surface interne; par conséquent, une plus grande surface d'ailette est fournie autour de l'extérieur du cylindre dans cette section. 

Barils de cylindre 

Le corps du cylindre dans lequel le piston fonctionne doit être réalisé dans un matériau à haute résistance, généralement de l'acier. Il doit être aussi léger que possible tout en ayant les caractéristiques appropriées pour fonctionner à des températures élevées. Il doit être fait d'un bon matériau de roulement et avoir une résistance à la traction élevée. Le corps du cylindre est constitué d'un alliage d'acier forgé dont la surface intérieure est trempée pour résister à l'usure du piston et des segments de piston qui s'y appuient. Ce durcissement se fait généralement en exposant l'acier à l'ammoniac ou au gaz cyanure alors que l'acier est très chaud. L'acier absorbe l'azote du gaz, qui forme des nitrures de fer sur la surface exposée. À la suite de ce processus, le métal est dit nitruré. Cette nitruration ne pénètre dans la surface du canon que sur quelques milliers de pouces. Comme les barillets s'usent à cause de l'utilisation, ils peuvent être réparés par chromage. Il s'agit d'un processus qui plaque le chrome sur la surface du corps du cylindre et le ramène à de nouvelles dimensions standard. Les cylindres chromés doivent utiliser des bagues en fonte. Le rodage des parois du cylindre est un processus qui l'amène aux dimensions correctes et fournit un motif hachuré pour asseoir les segments de piston pendant le rodage du moteur. Certains cylindres de moteur sont étranglés au sommet ou leur diamètre est plus petit pour permettre la dilatation thermique et l'usure.   

Dans certains cas, le canon a des filets sur la surface extérieure à une extrémité afin qu'il puisse être vissé dans la culasse. Les ailettes de refroidissement sont usinées comme partie intégrante du canon et ont des limites de réparation et d'entretien.

Numérotation des cylindres 

Parfois, il est nécessaire de se référer au côté gauche ou droit du moteur ou à un cylindre particulier. Par conséquent, il est nécessaire de connaître les sens du moteur et la numérotation des cylindres d'un moteur. L'extrémité de l'arbre d'hélice du moteur est toujours l'extrémité avant et l'extrémité accessoire est l'extrémité arrière, quelle que soit la manière dont le moteur est monté dans un avion. Lorsque vous faites référence au côté droit ou au côté gauche d'un moteur, supposez toujours que la vue est de l'arrière ou de l'extrémité accessoire. Vu de cette position, la rotation du vilebrequin est appelée dans le sens des aiguilles d'une montre ou dans le sens inverse des aiguilles d'une montre.

Les cylindres de moteur en ligne et de type V sont généralement numérotés à partir de l'arrière. Dans les moteurs en V, les rangées de cylindres sont appelées rive droite et rive gauche, vues de l'extrémité accessoire. La numérotation des cylindres du moteur opposé illustré commence par l'arrière droit en tant que n ° 1 et l'arrière gauche en tant que n ° 2. Celui en avant du n ° 1 est le n ° 3; celui en avant du n° 2 est le n° 4, et ainsi de suite. La numérotation des cylindres de moteur opposés n'est en aucun cas standard. Certains constructeurs numérotent leurs cylindres par l'arrière et d'autres par l'avant du moteur. Reportez-vous toujours au manuel du moteur approprié pour déterminer le système de numérotation utilisé par ce fabricant. 

Les cylindres de moteur radial à une rangée sont numérotés dans le sens des aiguilles d'une montre lorsqu'ils sont vus de l'arrière. Le cylindre n° 1 est le cylindre supérieur. Dans les moteurs à double rangée, le même système est utilisé. Le cylindre n ° 1 est celui du haut de la rangée arrière. Le cylindre n ° 2 est le premier dans le sens des aiguilles d'une montre à partir du n ° 1, mais le n ° 2 est au premier rang. Le cylindre n ° 3 est le suivant dans le sens des aiguilles d'une montre au n ° 2 mais se trouve dans la rangée arrière. Ainsi, tous les cylindres impairs sont dans la rangée arrière et tous les cylindres pairs sont dans la rangée avant.