分類
四沖程發動機屬于往複活塞式内燃機,根據所用燃料種類的不同，分為汽油機、柴油機和氣體燃料發動機三類。以汽油或柴油為燃料的活塞式内燃機分别稱作汽油機或柴油機。使用天然氣、液化石油氣和其他氣體燃料的活塞式内燃機稱作氣體燃料發動機。汽油和柴油都是石油制品，是汽車發動機的傳統燃料。非石油燃料稱作代用燃料。燃用代用燃料的發動機稱作代用燃料發動機，如乙醇發動機、氫氣發動機、甲醇發動機等。
發動機基本術語
(1)工作循環(cycle)--由進氣(intake)、壓縮(compression)、做功(power)和排氣(exhaust)等四個工作過程組成的封閉過程。
(2)上、下止點--活塞頂離曲軸回轉中心最遠處為上止點(TopDeadCenter，TDC)；活塞頂離曲軸回轉中心最近處為下止點(BottomDeadCenter，BDC)。活塞從一個止點運動至另一個止點的過程稱為沖程(stroke)。
(3)活塞行程(pistonstroke)--上、下止點間的距離S稱為活塞行程。曲軸的回轉半徑R稱為曲柄半徑。顯然，曲軸每回轉1周，活塞移動2個活塞行程。對于汽缸中心線通過曲軸回轉中心的内燃機，有S=2R。
(4)汽缸工作容積--上、下止點間所包容的汽缸容積稱為汽缸工作容積(sweptvolume)，
(5)發動機排量--發動機所有汽缸工作容積的總和稱為發動機排量(enginedisplacement)，
(6)燃燒室容積--活塞位于上止點時，活塞頂面以上汽缸蓋底面以下所形成的空間稱為燃燒室，其容積稱為燃燒室容積(clearancevolume)，也叫壓縮容積，
(7)汽缸總容積--汽缸工作容積與燃燒室容積之和稱為汽缸總容積，
(8)壓縮比--汽缸總容積與燃燒室容積之比稱為壓縮比(compressionratio)，壓縮比的大小表示活塞由下止點運動到上止點時，汽缸内的氣體被壓縮的程度。壓縮比越大，壓縮終了時汽缸内的氣體壓力和溫度就越高。轎車用汽油機的壓縮比一般為8～11。
(9)工況--内燃機在某一時刻的運行狀況簡稱工況，以該時刻内燃機輸出的有效功率和曲軸轉速表示。曲軸轉速即為内燃機轉速(speed)。
(10)負荷率内燃機在某一轉速下發出的有效功率與相同轉速下所能發出的最大有效功率的比值稱為負荷率，以百分數表示。負荷率通常簡稱負荷(load)。
發動機的曆史發展
往複活塞式四沖程汽油機是德國人奧托(NicolausA.Otto)在大氣壓力式發動機基礎上，于1876年發明并投入使用的。由于采用了進氣、壓縮、做功和排氣四個沖程，發動機的熱效率從大氣壓力式發動機的11%提高到14%，而發動機的質量卻降低了70%。
1892年德國工程師狄塞爾(RudolfDiesel)發明了壓燃式發動機(即柴油機)，實現了内燃機曆史上的第二次重大突破。由于采用高壓縮比和膨脹比，熱效率比當時其他發動機又提高了1倍。1956年，德國人汪克爾(F.ankel)發明了轉子式發動機，使發動機轉速有較大幅度的提高。1964年，德國NSU公司首次将轉子式發動機安裝在轎車上。
1926年，瑞士人布希(A.Buchi)提出了廢氣渦輪增壓理論，利用發動機排出的廢氣能量來驅動壓氣機，給發動機增壓。50年代後，廢氣渦輪增壓技術開始在車用内燃機上逐漸得到應用，使發動機性能有很大提高，成為内燃機發展史上的第三次重大突破。
1967年德國博世(Bosch)公司首次推出由電子計算機控制的汽油噴射系統(ElectronicFuelInjection，EFI)，開創了電控技術在汽車發動機上應用的曆史。經過30年的發展，以電子計算機為核心的發動機管理系統(EngineManagementSystem，EMS)已逐漸成為汽車、特别是轎車發動機上的标準配置。由于電控技術的應用，發動機的污染物排放、噪聲和燃油消耗大幅度地降低，改善了動力性能，成為内燃機發展史上第四次重大突破。
按發動機在一個工作循環期間活塞往複運動的行程數，分為四沖程和二沖程發動機。在一個工作循環中活塞往複四個行程的内燃機稱作四沖程往複活塞式内燃機，而活塞往複兩個行程完成一個工作循環的則稱作二沖程往複活塞式内燃機。
往複活塞式内燃機所用的燃料主要是汽油(gasoline)或柴油(diesel)。由于汽油和柴油具有不同的性質，因而在發動機的工作原理和結構上有差異。
四沖程汽油機工作原理
汽油機是将空氣與汽油以一定的比例混合成良好的混合氣，在進氣行程被吸入汽缸，混合氣經壓縮點火燃燒而産生熱能，高溫高壓的氣體作用于活塞頂部，推動活塞作往複直線運動，通過連杆、曲軸飛輪機構對外輸出機械能。四沖程汽油機在進氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程内完成一個工作循環。
1) 進氣行程(intake stroke)n 活塞在曲軸的帶動下由上止點移至下止點。此時進氣門開啟，排氣門關閉，曲軸轉動180°。在活塞移動過程中，汽缸容積逐漸增大，汽缸内氣體壓力從pr逐漸降低到pa，汽缸内形成一定的真空度，空氣和汽油的混合氣通過進氣門被吸入汽缸，并在汽缸内進一步混合形成可燃混合氣。由于進氣系統存在阻力，進氣終點(圖中a 點)汽缸内氣體壓力小于大氣壓力0 p ，即pa= (0.80～0.90) 0 p 。進入汽缸内的可燃混合氣的溫度，由于進氣管、汽缸壁、活塞頂、氣門和燃燒室壁等高溫零件的加熱以及與殘餘廢氣的混合而升高到340～400K。n(2) 壓縮行程(compression stroke)n 壓縮行程時，進、排氣門同時關閉。活塞從下止點向上止點運動，曲軸轉動180°。活塞上移時，工作容積逐漸縮小，缸内混合氣受壓縮後壓力和溫度不斷升高，到達壓縮終點時，其壓力pc可達800～2 000kPa，溫度達600～750K。在示功圖上，壓縮行程為曲線a～c。n(3) 做功行程(power stroke)n 當活塞接近上止點時，由火花塞點燃可燃混合氣，混合氣燃燒釋放出大量的熱能，使汽缸内氣體的壓力和溫度迅速提高。燃燒最高壓力pZ達3 000～6 000kPa，溫度TZ達2 200～2 800K。高溫高壓的燃氣推動活塞從上止點向下止點運動，并通過曲柄連杆機構對外輸出機械能。随着活塞下移，汽缸容積增加，氣體壓力和溫度逐漸下降，到達b 點時，其壓力降至300～500kPa，溫度降至1 200～1 500K。在做功行程，進氣門、排氣門均關閉，曲軸轉動180°。在示功圖上，做功行程為曲線c-Z-b。n
四沖程柴油機工作原理
四沖程柴油機和汽油機一樣，每個工作循環也是由進氣行程、壓縮行程、做功行程和排氣行程組成。由于柴油機以柴油作燃料，與汽油相比，柴油自燃溫度低、黏度大不易蒸發，因而柴油機采用壓縮終點自燃着火，其工作過程及系統結構與汽油機有所不同。
(1)進氣行程n不同于汽油機的是進入氣缸的不是混合氣，而是純空氣。n(2)壓縮行程n不同于汽油機的是壓縮的是純空氣，且由于柴油機壓縮比大，壓縮終了的溫度和壓力都比汽油機高。n(3)做功行程n此行程與汽油機有很大不同，壓縮行程末，噴油泵将高壓柴油經噴油器呈霧狀噴入氣缸内的高溫空氣中，迅速汽化并與空氣形成可燃混合氣。因為此時氣缸的溫度遠高于柴油的自燃溫度（500K左右），柴油自行着火燃燒，且以後的一段時間内邊噴邊燃燒，氣缸内的溫度、壓力急劇升高，推動活塞下行做功。n(4)排氣行程n與汽油機排氣行程基本相同。n
