2.1 內燃機總體構造與工作原理

把燃料燃燒時所放出的熱能轉換成機械能的機器稱為熱機。熱機可分為外燃機和內燃饑兩類。燃料燃燒的熱能通過其他介質轉變為機械能的稱為外燃機，如蒸汽機和汽輪機等；燃料在發動機汽缸內部燃燒，工質被加熱并膨脹做功，直接將所含的熱能轉變為機械能的稱為內燃機，如柴油機、汽油機和燃汽輪機等。其中以柴油機和汽油機應用最為廣泛，通常所說的內燃機多指這兩種發動機。

柴油機是將柴油直接噴射入汽缸與空氣混合燃燒得到熱能，并將熱能轉變為機械能的熱力發動機。其主要優點是：①熱效率較高，其有效熱效率可達46%，是所有熱機中熱效率最高的一種；②功率范圍廣，單機功率可從零點幾千瓦到上萬千瓦；③結構緊湊，比質量較小，便于移動；④啟動迅速，操作方便，并能在啟動后很快達到全負荷運行。

汽油機是以汽油作為燃料，將內能轉化成動能的熱機。由于汽油黏性小，蒸發快，可以用汽油噴射系統將汽油噴入汽缸，經過壓縮達到一定的溫度和壓力后，用火花塞點燃，使氣體膨脹做功。汽油機具有轉速高、結構簡單、質量輕、造價低廉、運轉平穩、使用維修方便等一系列優點，在小型內燃發電機組和小型汽車（轎車）上大量使用。

2.1.1 內燃機總體構造

2.1.1.1 柴油機總體構造

柴油機在工作過程中能輸出動力，除了直接將燃料的熱能轉變為機械能的燃燒室和曲柄連桿機構外，還必須具有相應的機構和系統予以保證，并且這些機構和系統是互相聯系和協調工作的。不同類型和用途的柴油機，其機構和系統的形式不同，但其功用基本一致。柴油機主要由機體組件與曲柄連桿機構、配氣機構與進排氣系統、燃油供給系統、潤滑系統、冷卻系統、啟動裝置等機構和系統組成（如圖2-1所示）。

（1）機體組件與曲柄連桿機構

機體組件主要包括氣缸體、汽缸蓋和曲軸箱等。它是柴油機各機構系統的裝配基體，而且其本身的許多部位又分別是柴油機曲柄連桿機構、配氣機構與進排氣系統、燃油供給系統、潤滑和冷卻系統的組成部分。例如，汽缸蓋與活塞頂共同形成燃燒室空間，不少零件、進排氣道和油道也布置在它上面。

熱能轉變為機械能，需要通過曲柄連桿機構來完成。此機構是柴油機的主要運動件，由活塞、連桿、曲軸、飛輪和曲軸箱等組成。在柴油燃燒時，活塞承受氣體膨脹的壓力，并通過連桿使曲軸旋轉，將活塞的往復直線運動轉變為曲軸的旋轉運動，并對外輸出動力。

（2）配氣機構與進排氣系統

配氣機構由氣門組（進氣門、排氣門、氣門導管、氣門座和氣門彈簧等）及傳動組（挺柱、挺桿、搖臂、搖臂軸、凸輪軸和正時齒輪等）組成，進排氣系統是由空氣濾清器、進氣管、排氣管與消聲器等組成，配氣機構與進排氣系統的作用是按一定要求，適時地開啟和關閉進、排氣門，排出汽缸內的廢氣和吸入新鮮空氣，保證柴油機換氣過程順利進行。

（3）燃油供給系統

柴油機燃油供給系統的作用是將一定量的柴油，在一定的時間內，以一定的壓力噴入燃燒室與空氣混合，以便燃燒做功。它主要由柴油箱、輸油泵、柴油濾清器、噴油泵（高壓油泵）、噴油器、調速器等組成。

（4）潤滑系統

潤滑系統的功用是將潤滑油送到柴油機各運動件的摩擦表面，起減摩、冷卻、凈化、密封和防銹等作用，以減小摩擦阻力和磨損，并帶走摩擦產生的熱量，從而保證柴油機正常工作。它主要由機油泵、機油濾清器、機油散熱器、各種閥門及潤滑油道等組成。

（5）冷卻系統

冷卻系統的功用是將柴油機受熱零件的熱量傳出，以保持柴油機在最適宜的溫度狀態下工作，以獲得良好的經濟性、動力性和耐久性。冷卻系統分為水冷和風冷兩種。多數柴油機采用水冷系統，它是以水作為冷卻介質。也有少數柴油機采用風冷系統。風冷卻方式又稱空氣冷卻方式，它是以空氣作冷卻介質，將柴油機受熱零部件的熱量傳送出去。這種冷卻方式由風扇和導風罩等組成，為了增加散熱面積，通常在汽缸蓋和汽缸體上鑄有散熱片。

（6）啟動裝置

柴油機不能自行啟動，必須借助外力才能使之運轉著火燃燒，以達到自行運轉狀態。因此，柴油機必須設有專用的啟動裝置。手搖啟動的柴油機設有啟動爪；電機啟動的裝有啟動電機；用壓縮空氣啟動的裝有壓縮空氣啟動裝置等。

2.1.1.2 汽油機總體構造

雖然汽油機的種類很多，但其基本組成部分不外乎是下列一些機構與系統，這些機構和系統相互關聯，彼此協調，共同完成熱能轉變為機械能的任務。

（1）四沖程汽油機的總體構造

圖2-2所示為單缸四沖程汽油機總體結構示意圖，四沖程汽油機主要由機體組件與曲軸連桿機構、配氣機構、燃油供給系統、點火系統、潤滑系統、冷卻系統等組成。

①機體組件與曲軸連桿機構　機體組件主要用于固定和支承曲軸連桿機構及其他附件。它由汽缸體、汽缸蓋、曲軸箱等固定機件組成。

曲軸連桿機構是汽油機的主要運動部件，由活塞、連桿、曲軸、飛輪等零部件組成。其作用是在汽油機的汽缸、曲軸箱等固定件的支承下，將活塞的往復直線運動變為曲軸的旋轉運動，完成把熱能變成機械能的轉換。

②配氣機構　配氣機構的任務是適時地將廢氣從汽缸內排出，以便讓新鮮混合氣進入。二沖程與四沖程汽油機的配氣機構并不相同。四沖程汽油機都用氣門配氣，氣門的開閉由凸輪軸控制，凸輪軸上的正時齒輪與主軸齒輪以2∶1的傳動比相互嚙合；二沖程汽油機則用汽缸壁上的換氣孔配氣，氣孔的開閉由活塞控制。

配氣機構的主要機件有：氣門、氣門彈簧、氣門頂桿、凸輪軸及驅動零件等。這些機件互相配合，共同完成進、排氣任務。

③燃油供給系統　燃油供給系統的任務是將汽油霧化并與空氣按一定比例混合成可燃混合氣，在節氣門的調節下控制進入汽缸的混合氣的數量，然后進入汽缸內燃燒。

汽油從油箱中流出經油管和汽油濾清器濾清后，由汽油泵泵入化油器，然后與從空氣濾清器進來的空氣混合成可燃混合氣，再經進氣管、進氣門進入汽缸，在汽缸內經過點火燃燒、膨脹做功后，廢氣經排氣門、排氣管和消聲器排出。

汽油機的燃油供給系統一般由油箱、油管、汽油泵、汽油濾清器和化油器等組成。為了使汽油機能隨著負荷的大小自動地改變供油量，汽油機一般都設有調速器。汽油機的調速器控制化油器的節氣門，以調節進入汽缸的可燃混合氣數量。

④潤滑系統　為了減小汽油機運動部件的摩擦力和機件的磨損，汽油機設有潤滑系統。

潤滑系統的主要任務是將一定數量的潤滑油源源不斷地送到各運動機件的摩擦部位，滑潤、冷卻和清潔摩擦表面。潤滑系統一般由機油盆、機油泵、機油壓力表、機油濾清器等組成。機油泵將儲存在機油盆中的機油經機油管泵入機油濾清器，濾清后的機油送到需要潤滑的部位，然后機油從各潤滑表面流回機油盆。機油壓力表指示機油道中機油的壓力，機油壓力可通過機油限壓閥調整。

⑤冷卻系統　汽油機工作時，由于高溫燃氣的作用，汽缸、氣門、活塞等零件都會被強烈加熱，如不及時加以冷卻，勢必引起機件損壞而無法工作。為了保持汽油機在工作過程中有適宜的溫度。汽油機均設有冷卻系統。冷卻系統的任務就是將高溫零件所吸收的熱量及時傳導出去，以保持其正常工作溫度。根據冷卻介質的不同，冷卻系統主要有水冷式和風冷式兩種。

水冷卻系統一般由水箱、水管、水套、水泵、風扇和水溫表等組成。水泵將儲于水箱里的冷卻水經過下水管泵入水套（在汽缸周圍），冷水吸收汽缸的熱量后變成熱水，再經上水管流回水箱，熱水從水箱上部流回下部的過程中，經風扇吹來的冷空氣使其再變成冷水，以便重新灌入水套吸熱。

風冷汽油機的汽缸周圍沒有水套，只有許多散熱片。風扇和飛輪鑄在一起，飛輪轉動時撥動空氣流向汽缸外表面。為了使風力集中，散熱片外面裝有導風罩。所以，風冷式冷卻系統僅有帶風扇的飛輪、導風罩和散熱片三部分。

汽油發電機組中的汽油機絕大多數采用風冷系統。

⑥點火系統　點火系統的作用是定時產生電火花，點燃汽缸內經過壓縮的混合氣。汽油發電機組用汽油機的點火方式主要有蓄電池點火和磁電機點火兩種。

磁電機點火系統主要由磁電機、高壓線和火花塞三部分組成。磁電機是利用汽油機本身的動力發電并產生高壓的。由于它具有體積小、重量輕的優點，所以幾乎所有單缸汽油機都采用磁電機式電子點火系統。現代汽油機大多采用電容放電式點火裝置（CDI——Capacitor Discharge Ignition）和晶體管控制點火裝置（TCI——Transistor Control Ignition），其主要機件有火花塞、線圈、TCI與CDI及附屬裝置。

蓄電池點火系統主要由蓄電池、點火開關、點火線圈、電流表、分電器、高壓線、火花塞等組成。點火線圈將蓄電池低壓升高到15～20kV的高壓后，通過高壓線加在火花塞上，使火花塞產生電火花，從而點燃汽缸內的混合氣。分電器可以控制電火花產生的時間，并把高壓電按汽油機的工作順序依次分配到各汽缸。

⑦啟動裝置　啟動裝置的任務是在啟動汽油機時，用外力帶動曲軸轉動，為曲軸自行轉動提供外部條件。汽油機的啟動方式通常有人力啟動和電動機啟動兩種。

（2）二沖程汽油機總體構造

曲軸箱換氣式二沖程汽油機結構如圖2-3所示。其構造與四沖程汽油機相比相似的有：曲軸連桿機構、燃油系統、點火系統、冷卻系統；不同的是：它沒有由進、排氣門等組成的配氣機構，但在汽缸壁上有三個孔，與化油器相通的孔稱為曲軸箱進氣孔，與排氣管連通的孔稱為排氣孔，使曲軸箱與汽缸連通的孔稱為換氣孔。由于三個氣孔的高度不一致，利用活塞的往復運動，在不同時間內可以自行開啟和關閉，達到適時進、排氣的目的。

對曲軸箱換氣式二沖程汽油機，因為曲軸箱要用來進行換氣，而不能儲存潤滑油，所以這種汽油機的潤滑方式，是在汽油中按比例摻入少量的機油，當混合氣體進入曲軸箱后，靠油霧中的機油成分潤滑內部運動機件。

2.1.2 內燃機工作原理

單缸往復活塞式內燃機結構示意圖如圖2-4所示，其主要由排氣門1、進氣門2、汽缸蓋3、汽缸4、活塞5、活塞銷6、連桿7和曲軸8等組成。汽缸4內裝有活塞5，活塞通過活塞銷6、連桿7與曲軸8相連接。活塞在汽缸內作上下往復運動，通過連桿推動曲軸轉動。為了吸入新鮮空氣和排出廢氣，在汽缸蓋上設有進氣門2和排氣門1。

2.1.2.1 基本名詞術語

①上止點：活塞離曲軸中心最大距離的位置。

②下止點：活塞離曲軸中心最小距離的位置。

③活塞沖程（沖程）：上止點與下止點間的距離，用符號S表示，單位為mm。

④曲柄半徑：曲軸旋轉中心到曲柄銷中心的距離，用符號r表示，單位為mm。由圖2-4可見，活塞沖程S等于曲柄半徑r的兩倍，即

S=2r

⑤汽缸工作容積：在一個汽缸中，活塞從上止點到下止點所掃過的汽缸容積。用符號V_h表示，單位為L，則

式中　D——汽缸直徑，mm；

S——活塞沖程，mm。

⑥內燃機排量：內燃機所有汽缸工作容積的總和稱為內燃機排量，用V_h表示，如果內燃機有i個汽缸，則內燃機排量

內燃機排量表示內燃機的做功能力，在其他參數相同的前提下，內燃機排量越大，則其所發出的功率就越大。

⑦燃燒室容積：當活塞在上止點時，活塞上方的汽缸容積，用符號V_c表示。

⑧汽缸總容積：當活塞在下止點時，活塞上方的汽缸容積，用符號V_a表示。它等于燃燒室容積V_c與汽缸工作容積V_h之和，即

V_a=V_c+V_h

⑨壓縮比：汽缸總容積與燃燒室容積之比，用符號ε表示，則

ε=V_a/V_c=（V_c+V_h）/V_c=1+V_h/V_c

壓縮比ε表示汽缸中的氣體被壓縮后體積縮小的倍數，也表明氣體被壓縮的程度，通常柴油機的壓縮比ε=12～22，汽油機的壓縮比ε=6～12。壓縮比越大，活塞運動時，氣體被壓縮得越厲害，氣體的溫度和壓力就越高，內燃機的效率也越高。

⑩工作循環：內燃機中熱能與機械能的轉化，是通過活塞在汽缸內工作，連續進行進氣、壓縮、做功、排氣四個過程來完成的。每進行這樣一個過程稱為一個工作循環。如內燃機活塞走完四個沖程（曲軸旋轉兩周）完成一個工作循環，稱該機為四沖程內燃機；如活塞走完兩個沖程（曲軸旋轉一周）完成一個工作循環，稱該機為二沖程內燃機。

2.1.2.2 四沖程內燃機工作原理

（1）四沖程柴油機工作原理

①進氣沖程[如圖2-5（a）所示] 活塞從上止點向下止點移動，這時在配氣機構的作用下進氣門打開，排氣門關閉。由于活塞下移，汽缸內容積增大，壓力降低，新鮮空氣經空氣濾清器、進氣管不斷吸入汽缸。由于進氣系統存在阻力，使進氣終了汽缸內的氣體壓力低于大氣壓力p₀（約78～91kPa），溫度為320～340K。

②壓縮沖程[如圖2-5（b）所示] 活塞由下止點向上止點運動，這時進、排氣門關閉。汽缸內容積不斷減少，氣體被壓縮，其溫度和壓力不斷提高。壓縮終了時氣體壓力可達3～5MPa，溫度高達750～1000K，為噴入汽缸內的柴油蒸發、混合和燃燒創造條件。

③做功沖程[如圖2-5（c）所示] 在壓縮過程即將終了時，噴油器將柴油以細小的油霧噴入汽缸，在高溫、高壓和高速氣流作用下很快蒸發，與空氣混合，形成混合氣。并在高溫下自動著火燃燒，放出大量的熱量，使汽缸中氣體溫度和壓力急劇上升。燃燒氣體的最大壓力可達6～9MPa，最高溫度可達1800～2000K。高壓氣體膨脹推動活塞由上止點向下止點移動，從而使曲軸旋轉對外做功。由于噴油和燃燒要持續一段時間，所以雖然活塞開始下移，但此時還有噴入的燃料繼續燃燒放熱，汽缸內的壓力并沒有明顯下降，隨著活塞下移，汽缸內的溫度和壓力才逐漸下降。做功沖程結束時，壓力約為0.2～0.5MPa。

④排氣沖程[如圖2-5（d）所示] 做功過程結束后，排氣門打開，進氣門關閉。活塞在曲軸的帶動下由下止點向上止點運動，燃燒過的廢氣便依靠壓力差和活塞上行的排擠，迅速從排氣門排出。由于排氣系統有阻力，因此，排氣終了時，汽缸內廢氣壓力略高于大氣壓力。汽缸內殘余廢氣的壓力約為0.105～0.12MPa，溫度約為700～900K。

活塞經過上述四個連續沖程后，便完成了一個工作循環。當排氣沖程結束后，柴油機曲軸依靠飛輪轉動的慣性作用仍繼續旋轉，上述四個沖程又重復進行。如此周而復始地進行一個又一個的工作循環，使柴油機連續不斷地運轉起來，并帶動工作機械做功。

（2）四沖程汽油機工作原理

四沖程汽油機是在四個活塞沖程內完成一個工作循環，其沖程的名稱通常按每個沖程所完成的主要工作內容來命名。因而其四個沖程分別稱為進氣沖程、壓縮沖程、做功沖程（又叫燃燒膨脹沖程）和排氣沖程（如圖2-6所示）。

①進氣沖程　汽缸內充入混合氣體的過程叫進氣沖程。如圖2-6（a）所示，在進氣沖程初始階段，進氣門打開，排氣門關閉，活塞在曲軸的作用下，由上止點向下止點移動，汽缸的容積逐漸增大，汽缸內外產生壓力差，在此壓力差的作用下，在化油器中形成的可燃混合氣，便經進氣管被吸入汽缸。當活塞到達下止點時，進氣門關閉，進氣沖程結束，此時曲軸旋轉了第一個半轉（0°～180°）。由于進氣系統有一定的阻力，故進氣終了時汽缸內的壓力低于大氣壓力，約為0.08～0.09MPa。因為進入汽缸的混合氣與活塞等高溫機件接觸，所以，溫度升為300～400K。本沖程要求進入汽缸的混合氣盡可能多，則燃燒后膨脹壓力就越大，發動機輸出功率也就越大。但實際上會因發動機溫升使混合氣受熱后體積膨脹，密度下降，以及進氣時間太短、進氣管道的機械阻力和缸內積炭等因素的影響，而影響混合氣的進入量。因此，在使用中要盡量保持空氣濾清器的清潔，正確調整好化油器的相關參數以及氣門間隙，定期清除缸內積炭和保證各密封處不漏氣。

②壓縮沖程　壓縮沖程是進入汽缸內的混合氣被壓縮的過程。進氣沖程結束時，汽缸內混合氣體的密度很小，其壓力和溫度都比較低。為了提高汽缸內的壓力和溫度，形成燃燒的有利條件，需要對混合氣進行壓縮。

如圖2-6（b）所示，在進氣沖程終了時，進、排氣門均處于關閉狀態，曲軸帶動活塞由下止點向上止點移動，汽缸容積逐漸減小，燃料與空氣更均勻地混合，為燃燒創造有利條件，活塞移至上止點時，壓縮沖程結束，此時曲軸旋轉了第二個半轉（180°～360°）。此時，汽缸內的壓力可達0.8～1.5MPa，溫度為600～750K。

在本沖程中，燃燒速度越快，膨脹壓力就越大，發動機輸出功率也就越大。因此，要求發動機要有良好的壓縮壓力。如發生壓縮不良或漏氣等現象，應及時排除、修復。另外，在使用中要保持其壓縮比不變，檢修時要注意汽缸墊厚度必須符合要求。

③做功沖程　做功沖程是可燃混合氣燃燒后，膨脹推動活塞做功的過程。如圖2-6（c）所示，在壓縮沖程結束前，當活塞接近上止點時，火花塞點火，混合氣體被點燃迅速燃燒，這時進、排氣門仍然關閉，短時間內壓力升高到3.0～6.5MPa，溫度一般達到2200～2800K，在高壓氣體的作用下，推動活塞下行，通過連桿使曲軸旋轉并對外做功。隨著活塞的下行，汽缸容積逐漸增大，壓力溫度也逐漸降低，活塞到達下止點時，做功沖程結束，這一過程，曲軸轉了第三個半轉（360°～540°）。

在做功沖程中，必須保證混合氣能迅速、安全、正常地燃燒，以獲得最大的動力，并節省汽油。為此，要求點火適時，火花強烈，混合氣濃度恰當，無自燃、爆震現象。為了減少能量損耗，必須保證曲軸銷與連桿大頭、連桿小頭與活塞銷、活塞組與汽缸壁等處間隙符合要求。因為間隙過大過小都會消耗一部分能量并影響機器的使用壽命。

④排氣沖程　排氣沖程是汽缸內的廢氣被排出的過程。如圖2-6（d）所示，做功沖程將近終了時，排氣門打開，進氣門仍關閉。由于汽缸內的廢氣壓力比大氣壓力高，加之飛輪的慣性作用，使曲軸繼續轉動，活塞又開始上行，廢氣迅速從排氣門排出。當活塞到達上止點時，排氣門關閉，排氣沖程結束。這一過程中，曲軸旋轉了第四個半轉（540°～720°）。排氣終了的壓力一般為0.105～0.120MPa，溫度約為900～1100℃。

至此，發動機完成了一個工作循環。當活塞利用飛輪的慣性越過上止點下行，再一次進入進氣沖程時，標志著下一個工作循環的開始。

應該指出，排氣沖程結束時，燃燒室內的廢氣是排不盡的，這部分氣體叫殘余廢氣，它會影響下一個循環新鮮混合氣的進入量，從而降低發動機的輸出功率。所以，本沖程要求將燃燒后的廢氣盡量排除干凈。在維護保養時，必須保證排氣門間隙正確，及時清除積炭，防止排氣通道和消聲器堵塞等。

2.1.2.3 二沖程內燃機工作原理

（1）二沖程柴油機工作原理

如圖2-7所示為帶有掃氣泵的氣門氣孔式二沖程柴油機工作過程示意圖。這種類型的二沖程柴油機無進氣門。汽缸（汽缸套）壁上有一組進氣孔3，由活塞的上下運動控制進氣孔的開、閉，汽缸蓋上設有排氣門5。空氣由掃氣泵1提高壓力以后，經汽缸外部的空氣室2和汽缸壁上的進氣孔3進入汽缸，完成進氣和掃氣過程。燃燒后的廢氣由汽缸蓋上的排氣門排出。其工作過程如下。

①第一沖程　第一沖程也稱換氣-壓縮過程。曲軸帶動活塞由下止點向上運動，這時進氣孔和排氣門均打開[如圖2-7（a）所示]，新鮮空氣由掃氣泵以高于大氣壓力送入汽缸中，并把汽缸中的殘余廢氣從排氣門掃除。這種進、排氣同時進行的過程稱為“掃氣過程”。活塞繼續向上運動，當活塞越過進氣孔后，進氣孔被活塞關閉的同時配氣機構也使排氣門關閉，于是汽缸內的新鮮空氣被壓縮[如圖2-7（b）所示]，一直進行到上止點。

②第二沖程　第二沖程也稱膨脹-換氣過程。活塞接近上止點時，噴油器開始噴油[如圖2-7（c）所示]，被噴油器噴成的霧狀柴油與高溫壓縮空氣相遇，便迅速燃燒。由于燃氣壓力的作用，推動活塞向下止點運動，經連桿帶動曲軸旋轉而輸出動力。當活塞下行至某一時刻時排氣門打開[如圖2-7（d）所示]，做功后的廢氣由排氣門排出。活塞繼續向下運動，隨后進氣孔打開，新鮮空氣被掃氣泵再次壓入汽缸，開始“掃氣過程”。活塞一直運動到下止點，完成第二個工作沖程。

（2）二沖程汽油機工作原理

曲軸轉一圈，活塞在汽缸中往返移動一次，完成進（掃）氣、壓縮、膨脹做功、排氣一個工作循環的汽油機稱為二沖程汽油機。二沖程汽油機的工作原理如圖2-8所示。

二沖程發動機有多種結構形式，圖中表示的為曲軸箱換氣式二沖程汽油發動機，它沒有四沖程發動機上通常采用的配氣機構（如進、排氣門等）。其進、排氣都是通過開在汽缸壁上的氣孔進行的，而氣孔的開啟和關閉則由活塞的運動進行控制。當活塞往復運動時，其上部汽缸內和下部曲軸箱內進行著不同的工作。

①第一沖程　沖程開始時，活塞由下止點往上移動[如圖2-8（c）、（a）所示]。當活塞尚未遮住換氣孔2和排氣孔6時，曲軸箱內具有一定壓力的新鮮混合氣通過換氣道和換氣孔源源不斷地流入汽缸，而上一個工作循環所產生的廢氣則經排氣孔繼續排出機體外。對汽缸而言，這一階段進氣和排氣同時在進行，通常稱為換氣過程。活塞繼續上行，首先將換氣孔完全遮蓋，這時換氣過程結束，但排氣孔尚未全閉，因而汽缸內的氣體（其中可能含新鮮混合氣）仍在向外排出。待活塞全部遮蓋排氣孔后，汽缸內即成密閉的空間，壓縮過程才開始進行，直至活塞到達上止點時為止。

在活塞下部的曲軸箱內，當活塞完全遮蓋換氣孔后，也成為一個密閉的空間。隨著活塞上行，空間容積增大，氣體壓力不斷降低。當活塞上行到使進氣孔7與曲軸箱相通時，曲軸箱內的氣壓已低于外界大氣壓，于是汽油和空氣組成的可燃混合氣即由進氣孔流入曲軸箱內，直至活塞下行重新遮蓋進氣孔時為止。

②第二沖程　當活塞上行接近上止點時，火花塞的兩電極間跳火，點燃被壓縮的混合氣，高溫、高壓的燃氣即推動活塞下行做功。當活塞下行到排氣孔6開始露出時，廢氣開始排出，膨脹和做功過程即基本結束。隨后，換氣孔2也與汽缸內相通，換氣過程即行開始。二沖程發動機為了能減少換氣過程中新鮮混合氣或空氣的損失，同時利用進氣流驅趕廢氣以便使廢氣排除得更干凈，在氣孔的布置和活塞頂部的形狀上采取了適當的措施，如采用凸頂活塞、進氣孔中心線與汽缸中心線成傾斜方向，使進氣氣流引向汽缸頂部等。對于組織安排得好的換氣過程是：既能使廢氣排除較干凈，又能使新鮮混合氣充滿整個汽缸，且隨廢氣排出的損失量比較少[如圖2-8（b）、（c）所示]。

當活塞繼續下行時，新鮮混合氣仍不斷流入曲軸箱，到活塞下緣將進氣孔7完全遮住時，進氣結束，曲軸箱內又成為密閉的空間。隨著活塞下行，曲軸箱內的氣體受到壓縮，壓力升高，直到換氣孔2打開，氣體流往汽缸為止。提高曲軸箱內氣體壓力的目的是為了改善換氣過程，若進氣壓力較高，則換氣過程中新鮮混合氣或空氣易于充入汽缸，且能起到掃除廢氣的作用，故也有稱換氣過程為掃氣過程的。

二沖程汽油機的上述兩個沖程，周而復始地完成進（掃）氣、壓縮、膨脹做功、排氣四個工作過程。每循環一次，汽油機做一次功，連續循環，汽油機就連續輸出功率。

2.1.2.4 二沖程與四沖程內燃機的比較

與四沖程內燃機比較，二沖程內燃機有以下主要特點。

①曲軸每轉一周就有一個做功過程，因此，當二沖程內燃機工作容積和轉速與四沖程內燃機相同時，在理論上其功率應為四沖程內燃機功率的兩倍。但由于結構上的關系，二沖程內燃機廢氣排除不徹底，并且換氣過程減小了有效工作沖程。因而在同樣的工作容積和曲軸轉速下，二沖程內燃機的功率約為四沖程內燃機的1.5～1.7倍。

②二沖程內燃機因其曲軸每轉一周就有一個做功沖程，在相同轉速下工作循環次數多，故輸出轉矩均勻，運轉平穩，可以使用較小的飛輪。

③大多數二沖程內燃機部分或全部采用氣孔換氣，配氣機構簡單。所以，二沖程內燃機結構簡單，重量輕，使用維修方便。

④換氣時間短，并需要借助新鮮空氣來清掃廢氣，換氣效果相對較差。

由于二沖程內燃機具有上述特點，它被廣泛應用于小排量內燃機；同時由于它所存在的缺點，限制了其在大中型內燃機上的應用。

2.1.3 內燃機的分類

內燃機根據活塞的運動方式可分為往復活塞式和旋轉活塞式兩種。由于旋轉活塞式內燃機還存在不少問題，所以目前尚未得到普遍應用。內燃發電機組、汽車和工程機械多以往復活塞式內燃機為動力。往復活塞式內燃機分類方法如下。

①按使用的燃料分類：有柴油機、汽油機、煤氣（包括各種代用燃料）機等。

②按一個工作循環的沖程數分類：有四沖程和二沖程兩種。發電用內燃機多為四沖程。

③按冷卻方式分類：有水冷式和風冷式兩種。發電用大功率柴油機大多為水冷式，而發電用汽油機和發電用小功率柴油機大多為風冷式。

④按進氣方式分類：有非增壓（自然吸氣）式和增壓式兩種。

⑤按汽缸數目分類：有單缸、雙缸和多缸內燃機。

⑥按汽缸排列分類：有直列式、V形、臥式和對置式等。如圖2-9所示。

⑦按內燃機轉速或活塞平均速度分類：有高速（標定轉速高于1000r/min或活塞平均速度高于9m/s）、中速（標定轉速為600～1000r/mm或活塞平均速度為6～9m/s）和低速（標定轉速低于600r/min或活塞平均速度低于6m/s）內燃機。

⑧按用途分類：有發電用、汽車用、工程機械用、拖拉機用、鐵路機車用、船舶用、農用、坦克用和摩托車用等內燃機。

2.1.4 內燃機型號編制規則

（1）內燃機的型號含義

內燃機的型號由阿拉伯數字、漢語拼音字母或國際通用的英文縮寫字母（以下簡稱字母）組成。為了便于內燃機的生產管理與使用，GB/T725—2008《內燃機產品名稱和型號編制規則》對內燃機的產品名稱和型號作了統一規定。其型號依次包括四部分，如圖2-10所示。

第一部分：由制造商代號或系列代號組成。本部分代號由制造商根據需要選擇相應1～3位字母表示。

第二部分：由汽缸數、汽缸布置形式符號、沖程形式符號和缸徑符號組成。汽缸數用1～2位數字表示；汽缸布置形式符號按表2-1的規定；沖程形式為四沖程時符號省略，二沖程用E表示；缸徑符號一般用缸徑或缸徑/沖程數字表示，亦可用發動機排量或功率表示，其單位由制造商自定。

第三部分：由結構特征符號和用途特征符號組成。結構特征符號和用途特征符號分別按表2-2和表2-3的規定，柴油機的燃料符號省略（無符號），而汽油機的燃料符號為“P”。

第四部分：區分符號。同系列產品需要區分時，允許制造商選用適當符號表示。第三部分與第四部分可用“-”分隔。

在編制內燃機的型號時應注意以下幾點。

①優先選用表2-1、表2-2和表2-3規定的字母，允許制造商根據需要選用其他字母，但不得與表2-1、表2-2和表2-3中已規定的的字母重復。符號可重疊使用，但應按圖2-10中的順序表示。

②內燃機的型號應力求簡明，第二部分規定的符號必須表示，但第一部分、第三部分和第四部分允許制造商根據具體情況增減，同一產品的型號一旦確定，不得隨意更改。

③由國外引進的內燃機產品，若保持原結構性能不變，允許保留原產品型號或在原型號基礎上進行擴展。經國產化的產品盡量采用圖2-10的方法編制。

（2）內燃機型號舉例

①G12V190ZLD——12缸、V形、四沖程、缸徑為190mm、冷卻液冷卻、增壓中冷、發電用柴油機（G為系列代號）。

②R175A——單缸、四沖程、缸徑75mm、冷卻液冷卻、通用型（R為175產品系列代號、A為區分符號）柴油機。

③YZ6102Q——六缸、直列、四沖程、缸徑102mm、冷卻液冷卻、車用柴油機（YZ為揚州柴油機廠代號）。

④8E150C-1——8缸、直列、二沖程、缸徑150mm、冷卻液冷卻、船用主機、右機基本型柴油機（1為區分符號）。

⑤12VE230/300ZCZ——12缸、V形、二沖程、缸徑230mm、沖程300mm、冷卻液冷卻、增壓、船用主機、左機基本型柴油機。

⑥G8300/380ZDZC——8缸、直列、四沖程、缸徑300mm、沖程380mm、冷卻液冷卻、增壓、可倒轉、船用主機、右機基本型柴油機（G為產品系列代號）。

⑦JC12V26/32ZLC——12缸、V形、四沖程、缸徑260mm、沖程320mm、冷卻液冷卻、增壓中冷、船用主機、右機基本型柴油機（JC為濟南柴油機股份有限公司代號）。

⑧IE65F/P——單缸、二沖程、缸徑65mm、風冷、通用型汽油機。

⑨492Q/P-A——四缸、直列、四沖程、缸徑92mm、冷卻液冷卻、汽車用汽油機（A為區分符號）。

（3）內燃機汽缸序號

國產內燃機汽缸序號根據國家標準GB/T726—1994《往復式內燃機旋轉方向、汽缸和汽缸蓋上氣門的標志及直列式內燃機左機、右機和發動機方位的定義》進行編制。

①內燃機的汽缸序號，采用連續順序號表示。

②直立式內燃機汽缸序號是從曲軸自由端開始為第一缸，向功率輸出端依次編序號。

③V形內燃機分左右兩列，左右列是由功率輸出端位置來區分的，汽缸序號是從右列自由端處為第一缸，依次向功率輸出端編序號，右列排完后，再從左列自由端連續向功率輸出端編汽缸的序號。