2.1 内燃机总体构造与工作原理
把燃料燃烧时所放出的热能转换成机械能的机器称为热机。热机可分为外燃机和内燃饥两类。燃料燃烧的热能通过其他介质转变为机械能的称为外燃机，如蒸汽机和汽轮机等；燃料在发动机汽缸内部燃烧，工质被加热并膨胀做功，直接将所含的热能转变为机械能的称为内燃机，如柴油机、汽油机和燃汽轮机等。其中以柴油机和汽油机应用最为广泛，通常所说的内燃机多指这两种发动机。
柴油机是将柴油直接喷射入汽缸与空气混合燃烧得到热能，并将热能转变为机械能的热力发动机。其主要优点是：①热效率较高，其有效热效率可达46%，是所有热机中热效率最高的一种；②功率范围广，单机功率可从零点几千瓦到上万千瓦；③结构紧凑，比质量较小，便于移动；④启动迅速，操作方便，并能在启动后很快达到全负荷运行。
汽油机是以汽油作为燃料，将内能转化成动能的热机。由于汽油黏性小，蒸发快，可以用汽油喷射系统将汽油喷入汽缸，经过压缩达到一定的温度和压力后，用火花塞点燃，使气体膨胀做功。汽油机具有转速高、结构简单、质量轻、造价低廉、运转平稳、使用维修方便等一系列优点，在小型内燃发电机组和小型汽车（轿车）上大量使用。
2.1.1 内燃机总体构造
2.1.1.1 柴油机总体构造
柴油机在工作过程中能输出动力，除了直接将燃料的热能转变为机械能的燃烧室和曲柄连杆机构外，还必须具有相应的机构和系统予以保证，并且这些机构和系统是互相联系和协调工作的。不同类型和用途的柴油机，其机构和系统的形式不同，但其功用基本一致。柴油机主要由机体组件与曲柄连杆机构、配气机构与进排气系统、燃油供给系统、润滑系统、冷却系统、启动装置等机构和系统组成（如图2-1所示）。
图2-1 六缸柴油机纵横剖面图
1—空气滤清器；2—进气管；3—活塞；4—柴油滤清器；5—连杆；6—H喷油泵；7—输油泵；8—机油粗滤器；9-机油精滤器；10—凸轮轴; 11—挺柱；12—推杆；13—排气管；14—揺臂；15—喷油器；16—汽缸盖；17—汽缸盖罩；18—气门；19—水泵；20—风扇； 21—机油泵；22—曲轴；23—油底壳；24—集滤器；25—放油塞；26—飞轮；27—启动齿圈；28—机体；29—汽缸套
（1）机体组件与曲柄连杆机构
机体组件主要包括气缸体、汽缸盖和曲轴箱等。它是柴油机各机构系统的装配基体，而且其本身的许多部位又分别是柴油机曲柄连杆机构、配气机构与进排气系统、燃油供给系统、润滑和冷却系统的组成部分。例如，汽缸盖与活塞顶共同形成燃烧室空间，不少零件、进排气道和油道也布置在它上面。
热能转变为机械能，需要通过曲柄连杆机构来完成。此机构是柴油机的主要运动件，由活塞、连杆、曲轴、飞轮和曲轴箱等组成。在柴油燃烧时，活塞承受气体膨胀的压力，并通过连杆使曲轴旋转，将活塞的往复直线运动转变为曲轴的旋转运动，并对外输出动力。
（2）配气机构与进排气系统
配气机构由气门组（进气门、排气门、气门导管、气门座和气门弹簧等）及传动组（挺柱、挺杆、摇臂、摇臂轴、凸轮轴和正时齿轮等）组成，进排气系统是由空气滤清器、进气管、排气管与消声器等组成，配气机构与进排气系统的作用是按一定要求，适时地开启和关闭进、排气门，排出汽缸内的废气和吸入新鲜空气，保证柴油机换气过程顺利进行。
（3）燃油供给系统
柴油机燃油供给系统的作用是将一定量的柴油，在一定的时间内，以一定的压力喷入燃烧室与空气混合，以便燃烧做功。它主要由柴油箱、输油泵、柴油滤清器、喷油泵（高压油泵）、喷油器、调速器等组成。
（4）润滑系统
润滑系统的功用是将润滑油送到柴油机各运动件的摩擦表面，起减摩、冷却、净化、密封和防锈等作用，以减小摩擦阻力和磨损，并带走摩擦产生的热量，从而保证柴油机正常工作。它主要由机油泵、机油滤清器、机油散热器、各种阀门及润滑油道等组成。
（5）冷却系统
冷却系统的功用是将柴油机受热零件的热量传出，以保持柴油机在最适宜的温度状态下工作，以获得良好的经济性、动力性和耐久性。冷却系统分为水冷和风冷两种。多数柴油机采用水冷系统，它是以水作为冷却介质。也有少数柴油机采用风冷系统。风冷却方式又称空气冷却方式，它是以空气作冷却介质，将柴油机受热零部件的热量传送出去。这种冷却方式由风扇和导风罩等组成，为了增加散热面积，通常在汽缸盖和汽缸体上铸有散热片。
（6）启动装置
柴油机不能自行启动，必须借助外力才能使之运转着火燃烧，以达到自行运转状态。因此，柴油机必须设有专用的启动装置。手摇启动的柴油机设有启动爪；电机启动的装有启动电机；用压缩空气启动的装有压缩空气启动装置等。
2.1.1.2 汽油机总体构造
虽然汽油机的种类很多，但其基本组成部分不外乎是下列一些机构与系统，这些机构和系统相互关联，彼此协调，共同完成热能转变为机械能的任务。
（1）四冲程汽油机的总体构造
图2-2所示为单缸四冲程汽油机总体结构示意图，四冲程汽油机主要由机体组件与曲轴连杆机构、配气机构、燃油供给系统、点火系统、润滑系统、冷却系统等组成。
图2-2 单缸四冲程汽油机基本结构示意图
①机体组件与曲轴连杆机构 机体组件主要用于固定和支承曲轴连杆机构及其他附件。它由汽缸体、汽缸盖、曲轴箱等固定机件组成。
曲轴连杆机构是汽油机的主要运动部件，由活塞、连杆、曲轴、飞轮等零部件组成。其作用是在汽油机的汽缸、曲轴箱等固定件的支承下，将活塞的往复直线运动变为曲轴的旋转运动，完成把热能变成机械能的转换。
②配气机构 配气机构的任务是适时地将废气从汽缸内排出，以便让新鲜混合气进入。二冲程与四冲程汽油机的配气机构并不相同。四冲程汽油机都用气门配气，气门的开闭由凸轮轴控制，凸轮轴上的正时齿轮与主轴齿轮以2∶1的传动比相互啮合；二冲程汽油机则用汽缸壁上的换气孔配气，气孔的开闭由活塞控制。
配气机构的主要机件有：气门、气门弹簧、气门顶杆、凸轮轴及驱动零件等。这些机件互相配合，共同完成进、排气任务。
③燃油供给系统 燃油供给系统的任务是将汽油雾化并与空气按一定比例混合成可燃混合气，在节气门的调节下控制进入汽缸的混合气的数量，然后进入汽缸内燃烧。
汽油从油箱中流出经油管和汽油滤清器滤清后，由汽油泵泵入化油器，然后与从空气滤清器进来的空气混合成可燃混合气，再经进气管、进气门进入汽缸，在汽缸内经过点火燃烧、膨胀做功后，废气经排气门、排气管和消声器排出。
汽油机的燃油供给系统一般由油箱、油管、汽油泵、汽油滤清器和化油器等组成。为了使汽油机能随着负荷的大小自动地改变供油量，汽油机一般都设有调速器。汽油机的调速器控制化油器的节气门，以调节进入汽缸的可燃混合气数量。
④润滑系统 为了减小汽油机运动部件的摩擦力和机件的磨损，汽油机设有润滑系统。
润滑系统的主要任务是将一定数量的润滑油源源不断地送到各运动机件的摩擦部位，滑润、冷却和清洁摩擦表面。润滑系统一般由机油盆、机油泵、机油压力表、机油滤清器等组成。机油泵将储存在机油盆中的机油经机油管泵入机油滤清器，滤清后的机油送到需要润滑的部位，然后机油从各润滑表面流回机油盆。机油压力表指示机油道中机油的压力，机油压力可通过机油限压阀调整。
⑤冷却系统 汽油机工作时，由于高温燃气的作用，汽缸、气门、活塞等零件都会被强烈加热，如不及时加以冷却，势必引起机件损坏而无法工作。为了保持汽油机在工作过程中有适宜的温度。汽油机均设有冷却系统。冷却系统的任务就是将高温零件所吸收的热量及时传导出去，以保持其正常工作温度。根据冷却介质的不同，冷却系统主要有水冷式和风冷式两种。
水冷却系统一般由水箱、水管、水套、水泵、风扇和水温表等组成。水泵将储于水箱里的冷却水经过下水管泵入水套（在汽缸周围），冷水吸收汽缸的热量后变成热水，再经上水管流回水箱，热水从水箱上部流回下部的过程中，经风扇吹来的冷空气使其再变成冷水，以便重新灌入水套吸热。
风冷汽油机的汽缸周围没有水套，只有许多散热片。风扇和飞轮铸在一起，飞轮转动时拨动空气流向汽缸外表面。为了使风力集中，散热片外面装有导风罩。所以，风冷式冷却系统仅有带风扇的飞轮、导风罩和散热片三部分。
汽油发电机组中的汽油机绝大多数采用风冷系统。
⑥点火系统 点火系统的作用是定时产生电火花，点燃汽缸内经过压缩的混合气。汽油发电机组用汽油机的点火方式主要有蓄电池点火和磁电机点火两种。
磁电机点火系统主要由磁电机、高压线和火花塞三部分组成。磁电机是利用汽油机本身的动力发电并产生高压的。由于它具有体积小、重量轻的优点，所以几乎所有单缸汽油机都采用磁电机式电子点火系统。现代汽油机大多采用电容放电式点火装置（CDI——Capacitor Discharge Ignition）和晶体管控制点火装置（TCI——Transistor Control Ignition），其主要机件有火花塞、线圈、TCI与CDI及附属装置。
蓄电池点火系统主要由蓄电池、点火开关、点火线圈、电流表、分电器、高压线、火花塞等组成。点火线圈将蓄电池低压升高到15～20kV的高压后，通过高压线加在火花塞上，使火花塞产生电火花，从而点燃汽缸内的混合气。分电器可以控制电火花产生的时间，并把高压电按汽油机的工作顺序依次分配到各汽缸。
⑦启动装置 启动装置的任务是在启动汽油机时，用外力带动曲轴转动，为曲轴自行转动提供外部条件。汽油机的启动方式通常有人力启动和电动机启动两种。
（2）二冲程汽油机总体构造
曲轴箱换气式二冲程汽油机结构如图2-3所示。其构造与四冲程汽油机相比相似的有：曲轴连杆机构、燃油系统、点火系统、冷却系统；不同的是：它没有由进、排气门等组成的配气机构，但在汽缸壁上有三个孔，与化油器相通的孔称为曲轴箱进气孔，与排气管连通的孔称为排气孔，使曲轴箱与汽缸连通的孔称为换气孔。由于三个气孔的高度不一致，利用活塞的往复运动，在不同时间内可以自行开启和关闭，达到适时进、排气的目的。
图2-3 曲轴箱换气式二冲程汽油机结构示意图
对曲轴箱换气式二冲程汽油机，因为曲轴箱要用来进行换气，而不能储存润滑油，所以这种汽油机的润滑方式，是在汽油中按比例掺入少量的机油，当混合气体进入曲轴箱后，靠油雾中的机油成分润滑内部运动机件。
2.1.2 内燃机工作原理
单缸往复活塞式内燃机结构示意图如图2-4所示，其主要由排气门1、进气门2、汽缸盖3、汽缸4、活塞5、活塞销6、连杆7和曲轴8等组成。汽缸4内装有活塞5，活塞通过活塞销6、连杆7与曲轴8相连接。活塞在汽缸内作上下往复运动，通过连杆推动曲轴转动。为了吸入新鲜空气和排出废气，在汽缸盖上设有进气门2和排气门1。
图2-4 单缸往复活塞式柴油机结构简图
1—排气门；2—进气门；3—汽缸盖；4—汽缸；5—活塞；6—活塞销；7—连杆；8—曲轴
2.1.2.1 基本名词术语
①上止点：活塞离曲轴中心最大距离的位置。
②下止点：活塞离曲轴中心最小距离的位置。
③活塞冲程（冲程）：上止点与下止点间的距离，用符号S表示，单位为mm。
④曲柄半径：曲轴旋转中心到曲柄销中心的距离，用符号r表示，单位为mm。由图2-4可见，活塞冲程S等于曲柄半径r的两倍，即
S=2r
⑤汽缸工作容积：在一个汽缸中，活塞从上止点到下止点所扫过的汽缸容积。用符号Vh表示，单位为L，则
式中 D——汽缸直径，mm；
S——活塞冲程，mm。
⑥内燃机排量：内燃机所有汽缸工作容积的总和称为内燃机排量，用Vh表示，如果内燃机有i个汽缸，则内燃机排量
内燃机排量表示内燃机的做功能力，在其他参数相同的前提下，内燃机排量越大，则其所发出的功率就越大。
⑦燃烧室容积：当活塞在上止点时，活塞上方的汽缸容积，用符号Vc表示。
⑧汽缸总容积：当活塞在下止点时，活塞上方的汽缸容积，用符号Va表示。它等于燃烧室容积Vc与汽缸工作容积Vh之和，即
Va=Vc+Vh
⑨压缩比：汽缸总容积与燃烧室容积之比，用符号ε表示，则
ε=Va/Vc=（Vc+Vh）/Vc=1+Vh/Vc
压缩比ε表示汽缸中的气体被压缩后体积缩小的倍数，也表明气体被压缩的程度，通常柴油机的压缩比ε=12～22，汽油机的压缩比ε=6～12。压缩比越大，活塞运动时，气体被压缩得越厉害，气体的温度和压力就越高，内燃机的效率也越高。
⑩工作循环：内燃机中热能与机械能的转化，是通过活塞在汽缸内工作，连续进行进气、压缩、做功、排气四个过程来完成的。每进行这样一个过程称为一个工作循环。如内燃机活塞走完四个冲程（曲轴旋转两周）完成一个工作循环，称该机为四冲程内燃机；如活塞走完两个冲程（曲轴旋转一周）完成一个工作循环，称该机为二冲程内燃机。
2.1.2.2 四冲程内燃机工作原理
（1）四冲程柴油机工作原理
①进气冲程[如图2-5（a）所示] 活塞从上止点向下止点移动，这时在配气机构的作用下进气门打开，排气门关闭。由于活塞下移，汽缸内容积增大，压力降低，新鲜空气经空气滤清器、进气管不断吸入汽缸。由于进气系统存在阻力，使进气终了汽缸内的气体压力低于大气压力p0（约78～91kPa），温度为320～340K。
②压缩冲程[如图2-5（b）所示] 活塞由下止点向上止点运动，这时进、排气门关闭。汽缸内容积不断减少，气体被压缩，其温度和压力不断提高。压缩终了时气体压力可达3～5MPa，温度高达750～1000K，为喷入汽缸内的柴油蒸发、混合和燃烧创造条件。
③做功冲程[如图2-5（c）所示] 在压缩过程即将终了时，喷油器将柴油以细小的油雾喷入汽缸，在高温、高压和高速气流作用下很快蒸发，与空气混合，形成混合气。并在高温下自动着火燃烧，放出大量的热量，使汽缸中气体温度和压力急剧上升。燃烧气体的最大压力可达6～9MPa，最高温度可达1800～2000K。高压气体膨胀推动活塞由上止点向下止点移动，从而使曲轴旋转对外做功。由于喷油和燃烧要持续一段时间，所以虽然活塞开始下移，但此时还有喷入的燃料继续燃烧放热，汽缸内的压力并没有明显下降，随着活塞下移，汽缸内的温度和压力才逐渐下降。做功冲程结束时，压力约为0.2～0.5MPa。
④排气冲程[如图2-5（d）所示] 做功过程结束后，排气门打开，进气门关闭。活塞在曲轴的带动下由下止点向上止点运动，燃烧过的废气便依靠压力差和活塞上行的排挤，迅速从排气门排出。由于排气系统有阻力，因此，排气终了时，汽缸内废气压力略高于大气压力。汽缸内残余废气的压力约为0.105～0.12MPa，温度约为700～900K。
图2-5 单缸四冲程柴油机的工作过程示意图
1—喷油器；2—高压油管；3—喷油泵；4—燃烧室
活塞经过上述四个连续冲程后，便完成了一个工作循环。当排气冲程结束后，柴油机曲轴依靠飞轮转动的惯性作用仍继续旋转，上述四个冲程又重复进行。如此周而复始地进行一个又一个的工作循环，使柴油机连续不断地运转起来，并带动工作机械做功。
（2）四冲程汽油机工作原理
四冲程汽油机是在四个活塞冲程内完成一个工作循环，其冲程的名称通常按每个冲程所完成的主要工作内容来命名。因而其四个冲程分别称为进气冲程、压缩冲程、做功冲程（又叫燃烧膨胀冲程）和排气冲程（如图2-6所示）。
图2-6 四冲程汽油机工作原理图
1—排气门；2—汽缸盖；3—火花塞；4—进气门；5—汽缸；6—活塞；7—连杆；8—曲轴
①进气冲程 汽缸内充入混合气体的过程叫进气冲程。如图2-6（a）所示，在进气冲程初始阶段，进气门打开，排气门关闭，活塞在曲轴的作用下，由上止点向下止点移动，汽缸的容积逐渐增大，汽缸内外产生压力差，在此压力差的作用下，在化油器中形成的可燃混合气，便经进气管被吸入汽缸。当活塞到达下止点时，进气门关闭，进气冲程结束，此时曲轴旋转了第一个半转（0°～180°）。由于进气系统有一定的阻力，故进气终了时汽缸内的压力低于大气压力，约为0.08～0.09MPa。因为进入汽缸的混合气与活塞等高温机件接触，所以，温度升为300～400K。本冲程要求进入汽缸的混合气尽可能多，则燃烧后膨胀压力就越大，发动机输出功率也就越大。但实际上会因发动机温升使混合气受热后体积膨胀，密度下降，以及进气时间太短、进气管道的机械阻力和缸内积炭等因素的影响，而影响混合气的进入量。因此，在使用中要尽量保持空气滤清器的清洁，正确调整好化油器的相关参数以及气门间隙，定期清除缸内积炭和保证各密封处不漏气。
②压缩冲程 压缩冲程是进入汽缸内的混合气被压缩的过程。进气冲程结束时，汽缸内混合气体的密度很小，其压力和温度都比较低。为了提高汽缸内的压力和温度，形成燃烧的有利条件，需要对混合气进行压缩。
如图2-6（b）所示，在进气冲程终了时，进、排气门均处于关闭状态，曲轴带动活塞由下止点向上止点移动，汽缸容积逐渐减小，燃料与空气更均匀地混合，为燃烧创造有利条件，活塞移至上止点时，压缩冲程结束，此时曲轴旋转了第二个半转（180°～360°）。此时，汽缸内的压力可达0.8～1.5MPa，温度为600～750K。
在本冲程中，燃烧速度越快，膨胀压力就越大，发动机输出功率也就越大。因此，要求发动机要有良好的压缩压力。如发生压缩不良或漏气等现象，应及时排除、修复。另外，在使用中要保持其压缩比不变，检修时要注意汽缸垫厚度必须符合要求。
③做功冲程 做功冲程是可燃混合气燃烧后，膨胀推动活塞做功的过程。如图2-6（c）所示，在压缩冲程结束前，当活塞接近上止点时，火花塞点火，混合气体被点燃迅速燃烧，这时进、排气门仍然关闭，短时间内压力升高到3.0～6.5MPa，温度一般达到2200～2800K，在高压气体的作用下，推动活塞下行，通过连杆使曲轴旋转并对外做功。随着活塞的下行，汽缸容积逐渐增大，压力温度也逐渐降低，活塞到达下止点时，做功冲程结束，这一过程，曲轴转了第三个半转（360°～540°）。
在做功冲程中，必须保证混合气能迅速、安全、正常地燃烧，以获得最大的动力，并节省汽油。为此，要求点火适时，火花强烈，混合气浓度恰当，无自燃、爆震现象。为了减少能量损耗，必须保证曲轴销与连杆大头、连杆小头与活塞销、活塞组与汽缸壁等处间隙符合要求。因为间隙过大过小都会消耗一部分能量并影响机器的使用寿命。
④排气冲程 排气冲程是汽缸内的废气被排出的过程。如图2-6（d）所示，做功冲程将近终了时，排气门打开，进气门仍关闭。由于汽缸内的废气压力比大气压力高，加之飞轮的惯性作用，使曲轴继续转动，活塞又开始上行，废气迅速从排气门排出。当活塞到达上止点时，排气门关闭，排气冲程结束。这一过程中，曲轴旋转了第四个半转（540°～720°）。排气终了的压力一般为0.105～0.120MPa，温度约为900～1100℃。
至此，发动机完成了一个工作循环。当活塞利用飞轮的惯性越过上止点下行，再一次进入进气冲程时，标志着下一个工作循环的开始。
应该指出，排气冲程结束时，燃烧室内的废气是排不尽的，这部分气体叫残余废气，它会影响下一个循环新鲜混合气的进入量，从而降低发动机的输出功率。所以，本冲程要求将燃烧后的废气尽量排除干净。在维护保养时，必须保证排气门间隙正确，及时清除积炭，防止排气通道和消声器堵塞等。
2.1.2.3 二冲程内燃机工作原理
（1）二冲程柴油机工作原理
如图2-7所示为带有扫气泵的气门气孔式二冲程柴油机工作过程示意图。这种类型的二冲程柴油机无进气门。汽缸（汽缸套）壁上有一组进气孔3，由活塞的上下运动控制进气孔的开、闭，汽缸盖上设有排气门5。空气由扫气泵1提高压力以后，经汽缸外部的空气室2和汽缸壁上的进气孔3进入汽缸，完成进气和扫气过程。燃烧后的废气由汽缸盖上的排气门排出。其工作过程如下。
图2-7 二冲程柴油机工作过程示意图
1—扫气泵；2—空气室；3—进气孔；4—喷油器；5—排气门
①第一冲程 第一冲程也称换气-压缩过程。曲轴带动活塞由下止点向上运动，这时进气孔和排气门均打开[如图2-7（a）所示]，新鲜空气由扫气泵以高于大气压力送入汽缸中，并把汽缸中的残余废气从排气门扫除。这种进、排气同时进行的过程称为“扫气过程”。活塞继续向上运动，当活塞越过进气孔后，进气孔被活塞关闭的同时配气机构也使排气门关闭，于是汽缸内的新鲜空气被压缩[如图2-7（b）所示]，一直进行到上止点。
②第二冲程 第二冲程也称膨胀-换气过程。活塞接近上止点时，喷油器开始喷油[如图2-7（c）所示]，被喷油器喷成的雾状柴油与高温压缩空气相遇，便迅速燃烧。由于燃气压力的作用，推动活塞向下止点运动，经连杆带动曲轴旋转而输出动力。当活塞下行至某一时刻时排气门打开[如图2-7（d）所示]，做功后的废气由排气门排出。活塞继续向下运动，随后进气孔打开，新鲜空气被扫气泵再次压入汽缸，开始“扫气过程”。活塞一直运动到下止点，完成第二个工作冲程。
（2）二冲程汽油机工作原理
曲轴转一圈，活塞在汽缸中往返移动一次，完成进（扫）气、压缩、膨胀做功、排气一个工作循环的汽油机称为二冲程汽油机。二冲程汽油机的工作原理如图2-8所示。
图2-8 二冲程汽油机工作原理图
1—换气道；2—换气孔；3—活塞；4—汽缸；5—火花塞；6—排气孔；7—进气孔；8—化油器；9—曲轴箱
二冲程发动机有多种结构形式，图中表示的为曲轴箱换气式二冲程汽油发动机，它没有四冲程发动机上通常采用的配气机构（如进、排气门等）。其进、排气都是通过开在汽缸壁上的气孔进行的，而气孔的开启和关闭则由活塞的运动进行控制。当活塞往复运动时，其上部汽缸内和下部曲轴箱内进行着不同的工作。
①第一冲程 冲程开始时，活塞由下止点往上移动[如图2-8（c）、（a）所示]。当活塞尚未遮住换气孔2和排气孔6时，曲轴箱内具有一定压力的新鲜混合气通过换气道和换气孔源源不断地流入汽缸，而上一个工作循环所产生的废气则经排气孔继续排出机体外。对汽缸而言，这一阶段进气和排气同时在进行，通常称为换气过程。活塞继续上行，首先将换气孔完全遮盖，这时换气过程结束，但排气孔尚未全闭，因而汽缸内的气体（其中可能含新鲜混合气）仍在向外排出。待活塞全部遮盖排气孔后，汽缸内即成密闭的空间，压缩过程才开始进行，直至活塞到达上止点时为止。
在活塞下部的曲轴箱内，当活塞完全遮盖换气孔后，也成为一个密闭的空间。随着活塞上行，空间容积增大，气体压力不断降低。当活塞上行到使进气孔7与曲轴箱相通时，曲轴箱内的气压已低于外界大气压，于是汽油和空气组成的可燃混合气即由进气孔流入曲轴箱内，直至活塞下行重新遮盖进气孔时为止。
②第二冲程 当活塞上行接近上止点时，火花塞的两电极间跳火，点燃被压缩的混合气，高温、高压的燃气即推动活塞下行做功。当活塞下行到排气孔6开始露出时，废气开始排出，膨胀和做功过程即基本结束。随后，换气孔2也与汽缸内相通，换气过程即行开始。二冲程发动机为了能减少换气过程中新鲜混合气或空气的损失，同时利用进气流驱赶废气以便使废气排除得更干净，在气孔的布置和活塞顶部的形状上采取了适当的措施，如采用凸顶活塞、进气孔中心线与汽缸中心线成倾斜方向，使进气气流引向汽缸顶部等。对于组织安排得好的换气过程是：既能使废气排除较干净，又能使新鲜混合气充满整个汽缸，且随废气排出的损失量比较少[如图2-8（b）、（c）所示]。
当活塞继续下行时，新鲜混合气仍不断流入曲轴箱，到活塞下缘将进气孔7完全遮住时，进气结束，曲轴箱内又成为密闭的空间。随着活塞下行，曲轴箱内的气体受到压缩，压力升高，直到换气孔2打开，气体流往汽缸为止。提高曲轴箱内气体压力的目的是为了改善换气过程，若进气压力较高，则换气过程中新鲜混合气或空气易于充入汽缸，且能起到扫除废气的作用，故也有称换气过程为扫气过程的。
二冲程汽油机的上述两个冲程，周而复始地完成进（扫）气、压缩、膨胀做功、排气四个工作过程。每循环一次，汽油机做一次功，连续循环，汽油机就连续输出功率。
2.1.2.4 二冲程与四冲程内燃机的比较
与四冲程内燃机比较，二冲程内燃机有以下主要特点。
①曲轴每转一周就有一个做功过程，因此，当二冲程内燃机工作容积和转速与四冲程内燃机相同时，在理论上其功率应为四冲程内燃机功率的两倍。但由于结构上的关系，二冲程内燃机废气排除不彻底，并且换气过程减小了有效工作冲程。因而在同样的工作容积和曲轴转速下，二冲程内燃机的功率约为四冲程内燃机的1.5～1.7倍。
②二冲程内燃机因其曲轴每转一周就有一个做功冲程，在相同转速下工作循环次数多，故输出转矩均匀，运转平稳，可以使用较小的飞轮。
③大多数二冲程内燃机部分或全部采用气孔换气，配气机构简单。所以，二冲程内燃机结构简单，重量轻，使用维修方便。
④换气时间短，并需要借助新鲜空气来清扫废气，换气效果相对较差。
由于二冲程内燃机具有上述特点，它被广泛应用于小排量内燃机；同时由于它所存在的缺点，限制了其在大中型内燃机上的应用。
2.1.3 内燃机的分类
内燃机根据活塞的运动方式可分为往复活塞式和旋转活塞式两种。由于旋转活塞式内燃机还存在不少问题，所以目前尚未得到普遍应用。内燃发电机组、汽车和工程机械多以往复活塞式内燃机为动力。往复活塞式内燃机分类方法如下。
①按使用的燃料分类：有柴油机、汽油机、煤气（包括各种代用燃料）机等。
②按一个工作循环的冲程数分类：有四冲程和二冲程两种。发电用内燃机多为四冲程。
③按冷却方式分类：有水冷式和风冷式两种。发电用大功率柴油机大多为水冷式，而发电用汽油机和发电用小功率柴油机大多为风冷式。
④按进气方式分类：有非增压（自然吸气）式和增压式两种。
⑤按汽缸数目分类：有单缸、双缸和多缸内燃机。
⑥按汽缸排列分类：有直列式、V形、卧式和对置式等。如图2-9所示。
图2-9 汽缸的布置形式
⑦按内燃机转速或活塞平均速度分类：有高速（标定转速高于1000r/min或活塞平均速度高于9m/s）、中速（标定转速为600～1000r/mm或活塞平均速度为6～9m/s）和低速（标定转速低于600r/min或活塞平均速度低于6m/s）内燃机。
⑧按用途分类：有发电用、汽车用、工程机械用、拖拉机用、铁路机车用、船舶用、农用、坦克用和摩托车用等内燃机。
2.1.4 内燃机型号编制规则
（1）内燃机的型号含义
内燃机的型号由阿拉伯数字、汉语拼音字母或国际通用的英文缩写字母（以下简称字母）组成。为了便于内燃机的生产管理与使用，GB/T725—2008《内燃机产品名称和型号编制规则》对内燃机的产品名称和型号作了统一规定。其型号依次包括四部分，如图2-10所示。
图2-10 内燃机型号表示方法
第一部分：由制造商代号或系列代号组成。本部分代号由制造商根据需要选择相应1～3位字母表示。
第二部分：由汽缸数、汽缸布置形式符号、冲程形式符号和缸径符号组成。汽缸数用1～2位数字表示；汽缸布置形式符号按表2-1的规定；冲程形式为四冲程时符号省略，二冲程用E表示；缸径符号一般用缸径或缸径/冲程数字表示，亦可用发动机排量或功率表示，其单位由制造商自定。
第三部分：由结构特征符号和用途特征符号组成。结构特征符号和用途特征符号分别按表2-2和表2-3的规定，柴油机的燃料符号省略（无符号），而汽油机的燃料符号为“P”。
第四部分：区分符号。同系列产品需要区分时，允许制造商选用适当符号表示。第三部分与第四部分可用“-”分隔。
在编制内燃机的型号时应注意以下几点。
①优先选用表2-1、表2-2和表2-3规定的字母，允许制造商根据需要选用其他字母，但不得与表2-1、表2-2和表2-3中已规定的的字母重复。符号可重叠使用，但应按图2-10中的顺序表示。
表2-1 内燃机汽缸布置形式符号
注：其他布置形式符号详见GB/T1883.1。
表2-2 内燃机结构特征符号
表2-3 内燃机用途特征符号
注：柴油机左机和右机的定义按GB/T726的规定。
②内燃机的型号应力求简明，第二部分规定的符号必须表示，但第一部分、第三部分和第四部分允许制造商根据具体情况增减，同一产品的型号一旦确定，不得随意更改。
③由国外引进的内燃机产品，若保持原结构性能不变，允许保留原产品型号或在原型号基础上进行扩展。经国产化的产品尽量采用图2-10的方法编制。
（2）内燃机型号举例
①G12V190ZLD——12缸、V形、四冲程、缸径为190mm、冷却液冷却、增压中冷、发电用柴油机（G为系列代号）。
②R175A——单缸、四冲程、缸径75mm、冷却液冷却、通用型（R为175产品系列代号、A为区分符号）柴油机。
③YZ6102Q——六缸、直列、四冲程、缸径102mm、冷却液冷却、车用柴油机（YZ为扬州柴油机厂代号）。
④8E150C-1——8缸、直列、二冲程、缸径150mm、冷却液冷却、船用主机、右机基本型柴油机（1为区分符号）。
⑤12VE230/300ZCZ——12缸、V形、二冲程、缸径230mm、冲程300mm、冷却液冷却、增压、船用主机、左机基本型柴油机。
⑥G8300/380ZDZC——8缸、直列、四冲程、缸径300mm、冲程380mm、冷却液冷却、增压、可倒转、船用主机、右机基本型柴油机（G为产品系列代号）。
⑦JC12V26/32ZLC——12缸、V形、四冲程、缸径260mm、冲程320mm、冷却液冷却、增压中冷、船用主机、右机基本型柴油机（JC为济南柴油机股份有限公司代号）。
⑧IE65F/P——单缸、二冲程、缸径65mm、风冷、通用型汽油机。
⑨492Q/P-A——四缸、直列、四冲程、缸径92mm、冷却液冷却、汽车用汽油机（A为区分符号）。
（3）内燃机汽缸序号
国产内燃机汽缸序号根据国家标准GB/T726—1994《往复式内燃机旋转方向、汽缸和汽缸盖上气门的标志及直列式内燃机左机、右机和发动机方位的定义》进行编制。
①内燃机的汽缸序号，采用连续顺序号表示。
②直立式内燃机汽缸序号是从曲轴自由端开始为第一缸，向功率输出端依次编序号。
③V形内燃机分左右两列，左右列是由功率输出端位置来区分的，汽缸序号是从右列自由端处为第一缸，依次向功率输出端编序号，右列排完后，再从左列自由端连续向功率输出端编汽缸的序号。