汽轮机与内燃机 主讲：周彦波 2013.4.7

下节讨论题目 A6-汽轮机调节系统故障分析与检修 B6-整体煤气化联合循环发电系统的发展展望

电能及其产生 电能是最清洁、最方便的能源

直接转换产生电能 燃料电池 太阳能电池

间接转换产生电能 原动机 发电机

第五章 汽轮机 汽轮机 汽轮机又名蒸汽透平，是将蒸汽的热能转换成机械能的一种旋转式原动机。 汽轮机的分类 国产汽轮机类型的代号 转子结构，叶片及轴承，叶轮。 返回

汽轮机是利用蒸汽的热能作功的旋转式原动机。

二、汽轮机装置在电厂中的地位 （The Status of Steam Turbine in Power Plant) 锅 炉 汽轮机 发 电 机 蒸 汽 化学能 (燃料) 热能 机械能 电能 Power Plant

汽轮机的基本工作原理是应用喷管使蒸汽压力能转变为速度能，形成高速汽流而推动叶片运动，并且分为冲动式和反动式两大类型。

世界汽轮发电机的发展 1.产品种类和单机容量 2.冷却介质和冷却方式 3.材料和绝缘技术 4.定、转子冷却结构 5.总体布置结构 6.试验、检验和监测技术的进步 7.设计方法和设计手段

1. 产品种类 常规火电

双轴和单轴

燃气轮机及联合循环电站 发电机 蒸汽轮机 余热锅炉 燃气 轮机

核能发电技术

汽轮机发展概述 (Summary of Steam Turbine) 1.1883年， Laval （瑞典）研制出第一台轴流式汽轮机 2.70年代后，进入百万级

③加快电站建设速度，降低电站建设投资和运行费用。 近几十年汽轮机发展的主要特点是： （1）增大单机功率 ①单位功率投资成本低。如前苏联800MW机组的单位功率成本比500MW机组的低17％，而1200MW机组的单位功率成本又比800MW机组的低15％～20％。 ②单机功率越大，机组的热经济性越好。如法国的600MW机组的热耗率比125MW机组的热耗率降低了276．3kJ／(kW·h)，即每年可节约标准煤4万t。 ③加快电站建设速度，降低电站建设投资和运行费用。

（2）提高蒸汽参数。增大单机功率后适宜采用较高的蒸汽参数。 （3）普遍采用一次中间再热。采用中间再热后可降低低压缸未级排汽湿度，减轻末级叶片水蚀程度，为提高蒸汽初压创造了条件，从而可提高机组内效率、热效率和运行可靠性。 （4）采用燃气一蒸汽联合循环，以提高电厂效率。 （5）提高机组的运行水平。

3.汽轮机主要制造业： GE Co.（General Electric Corporation) 美国通用电气公司（冲动式） WH Co. (Westing House Electric Corporation) 西屋 （反动式） BBC (Brown Boveri Co.) 瑞士 （反动式） AA (Alsthon-Atlantague Co.) 法国 （冲动式、反动式） 其他（苏联、日本等） 我国三大动力设备厂：哈汽、上汽、东汽 工业汽轮机：杭州 燃气轮机：南京

汽轮机转子结构

四、汽轮机的分类和型号（Category and Type 冲动式 反动式 工作原理 热力特性 凝汽式 背压式 调节抽汽式 抽汽背压式 中间再热式 混压式 汽流方向 轴流式 辅流式

汽轮机的分类 按工作原理 按热力特性 按汽流方向 按用途 按进汽参数 按功率 其中按用途，按进汽参数，按功率分类，详见课本第3页。

按工作原理分： 冲动式汽轮机 由冲动级组成，蒸汽主要在喷嘴中膨胀，在动叶栅中只有少数膨胀。 反动式汽轮机 由反动级组成，蒸汽在喷嘴和动叶中膨胀程度相同。由于反动级不能做成部分进汽，故调节机采用单列冲动机或复速级。

蒸汽流过汽轮机时发生的热能转变为机械能的过程可以分为两个阶段： 在汽轮机中喷管和叶片是重要的部件，喷管4固定在静止的汽缸体（外壳）。 叶片、叶轮和轴组成一体，称为转子，两端有轴承支持。具有一定压力和温度的蒸汽进入喷管，在喷管内膨胀而作加速运动，成为动能很大的汽流射入叶片与叶片之间形成的通道。 高速汽流顺着叶片的弯曲形状流动，逐渐改变流动方向，流速逐渐降低，而产生冲动力作用于叶片。于是，叶片被推动，转子随之旋转。

第一阶段为蒸汽在喷管中膨胀（压力降低），热能转变为汽流的动能； 第二阶段为蒸汽在“叶片通道中流动时将动能传给叶片（压力不变），成为转子的旋转动能，并通过轴带动工作机器转动。5-3图上部还附上了蒸汽压力和流速在此过程中的变化状况。 喷管和叶片的组合称为汽轮机的级。喷管的通道和叶片构成的通道称为汽轮机的通汽部分。蒸汽只在喷管中膨胀，依靠高速汽流的冲击力推动叶片运动的作用原理，称为冲动式汽轮机原理。

反动式汽轮机原理 蒸汽不只在喷管中膨胀，在叶片通道中也膨胀。于是，叶片在受到汽流冲击力作用的同时，还受到汽流在叶片通道中作加速运动时的反作用力作用。 这种蒸汽在叶片通道中也膨胀的作用机理称为反动式汽轮机原理。

汽轮机的级数很多，每一级的静叶片（即喷管）和每一列动叶片组成。蒸汽依次流过这些串联的级，在每一级的静叶片和动叶片通道中都发生膨胀而作功。

按热力特性分： 凝汽式汽轮机 背压式汽轮机 调节抽汽式汽轮机 抽汽背压式汽轮机 中间再热式汽轮机 混压式汽轮机 排汽在高度真空状态下进入凝汽器凝结成水，有些小汽轮机没有回热系统，成为纯凝汽式汽轮机。 背压式汽轮机 排汽直接用于供热，没有凝汽器。当排汽作为其他中低压汽轮机的工作蒸汽时，称为前制式汽轮机。 调节抽汽式汽轮机 从汽轮机某级后抽出一定压力的部分蒸汽对外供热，其余排汽仍进入凝汽器。由于热用户对供热压力有一定的要求，需要对抽汽压力进行自动调节，故称为调节抽汽。根据用户需要，有一次调节抽汽和两次调节抽汽。 抽汽背压式汽轮机 具有调节抽汽的背压式汽轮机。 中间再热式汽轮机 进入汽轮机的蒸汽膨胀到某一压力后，被全被抽出送往锅炉的再热器进性再热，再返回汽轮机继续膨胀做功。 混压式汽轮机 利用其他来源的蒸汽引入汽轮机相应的中间级，与原来的蒸汽一起工作同常用于工业生产的流程中，作为蒸汽热能的综合利用。

按汽流方向分： 轴流式汽轮机 组成汽轮机的各级叶栅沿轴向依次排列，汽流方向的总趋势是轴向的，绝大多数汽轮机都是轴流式汽轮机。 辐流式汽轮机 组成汽轮机的各级叶栅沿半径方向依次排列，汽流方向的总趋势试验半径方向的。

汽轮机的分类和型号 （Category and Type of Steam Turbine) 功率 用 途 凝汽式供暖 电站 工业 船用 超临界 进汽参数 低压 中压 高压 亚临界 超高压 大功率 小功率

按用途分： 电站汽轮机 用于拖动发电机，汽轮发电机组需按供电频率定转速运行，故也称为定转速汽轮机，主要采用凝汽式汽轮机。也采用同时供热的供电的汽轮机，通常称为热电汽轮机或供热式汽轮机。 工业汽轮机 用于拖动风机，水泵等转动机械，其运行速度经常是变化的，也称为变转速汽轮机。 凝汽式供暖汽轮机 在中低压缸连通管上加装蝶阀来调节供暖抽汽量，抽汽压力不像调节抽汽式汽轮机那样维持规定的数值，而是随流量大小基本上按直线规律变化。

按进汽参数分： 低压汽轮机 新蒸汽压力小于1。5MPa 中压汽轮机 新蒸汽压力为2—4MPa 高压汽轮机 新蒸汽压力为6—10MPa 超高压汽轮机 新蒸汽压力为12—14MPa 亚临界汽轮机 新蒸汽压力为16—18MPa 超临界汽轮机 新蒸汽压力大于22.2MPa 按功率分： 大功率汽轮机 小功率汽轮机

各种参数汽轮机的压力范围 低压：新蒸汽压力小于1.5MPa； 中压：新蒸汽压力为2~4MPa； 高压：新蒸汽压力为6~10MPa；

汽轮机的型号表示如下： 变型设计次序 蒸汽参数 额定功率（MW) 汽轮机类型 注意：蒸汽参数表示法和汽轮机类型有关

国产汽轮机类型的代号

汽轮机型号中参数的表示方法

三．汽轮机的构造与设备 汽轮机是高转速原动机。它的本体由转动部件（包括叶轮、轴等）和静止部件（包括汽缸、隔板、轴承等）两大部分组成。其中的一些零部件在运行中既要承受蒸汽压力的力负荷，还要承受蒸汽的热负荷。 了解各部件和辅助设备的相互关系，对于汽轮机装置安全经济地运行是很重要的。

电厂汽轮机

1．叶片 叶片是汽轮机的重要零件。这不仅因为它的加工质量直接影响汽轮机的效率，而且数量多，通常它的制造加工量可占整台汽轮机加工量的20-30%，运行中损坏事故可战汽轮机事故的40%。 要求叶片有良好的线型，满足强度上的要求，并且结构合理，有良好的工艺性。

汽轮机叶片

汽轮机叶片

2．喷管和隔板 汽轮机的喷管可以由铸造或铣制而成。冲动式汽轮机中间各级的喷管固定在隔板上。汽轮机安全运行中，隔板的变形是必须要考虑的重要问题。

3． 转子、轴承 冲动式汽轮机的转子由轴及固定在轴上的叶轮组成。 反动式汽轮机的转子为圆筒状的转鼓 。调节级的叶轮通常是套装在轴上。 转子是传递力矩的部件，其在高速旋转时会承受很大的应力。

汽轮机转轴

4．叶轮 承受三种应力： 旋转时产生的离心力； 温度不均匀引起的温差应力； 过盈装配引起的轴孔表面上的应力。在运行中由于应力和温度的升高，都会引起叶轮在半径方向的变形。 在运行中，叶轮两侧也会存在压力差，并还可能因部分进汽、喷管出口汽流的吸汽作用、轴的振动、叶片的振动、以及温度不均匀等原因而产生振动。 为了保证汽轮机运行安全，除应保证叶轮有足够的强度外，还应考虑它的自振频率，避免在运行中发生共振现象，引起叶轮和隔板摩擦、碰撞甚至叶轮损坏。

5．轴 各级叶轮分布在轴上，轴端输出功率。对于全面进汽的级，轴受到该级的力偶作用。对于部分进汽的级，则轴除了受到该级的力矩作用使轴产生扭矩之外，还有力作用于轴上产生弯矩；另外它还会受到本身和叶轮等重力作用而引起弯矩。 为此，轴材料要选择韧性较好的中碳钢或中碳合金钢煅烧。轴还应按最大剪应力强度作理论校正。

汽轮机叶轮

6．轴承 汽轮机有支持和止推两种轴承。支持轴承用以支承汽轮机转子；止推轴承用以承受转子上的轴向推力，并固定转子的轴向位置。有时其构造上连成一体，形成联合式的支持-止推轴承。 联合式的支持-止推轴承能有效地解决负荷的均匀分配问题，其结构紧凑、安全运行的可靠性提高。

7．汽缸、轴封 通常，汽缸尺寸随汽流方向逐渐增大，缸体包括形状不同的进汽室、抽汽室和排汽室，是结构复杂的大铸件。运行中，汽缸承受蒸汽压力和温度的作用。 汽轮机在启动和停机以及负荷改变时，汽缸各部分尺寸因温度变化而变化。其热变形的大小决定于汽轮机的构造和蒸汽参数。 汽轮机安装外轴封以限制向外漏气及防止空气漏入排汽室；而内轴封通常用于限制内漏汽。 常用轴封结构有：水封及炭精环轴封。

四．凝汽设备 1．凝汽设备的功用和基本要求 凝汽设备的功用是使汽轮机能在接近于环境温度下排汽放热，使汽轮机装置获得尽可能高的循环热效率。 凝汽设备的另一功用是将汽轮机的排汽凝结下来，用此凝结水作为锅炉的给水，以满足锅炉对给水的应有品质。

凝汽设备主要由凝汽器、冷却水泵、凝结水泵、抽汽器以及连接这些部件的管道和附件组成（见汽轮机装置图）。 由于凝汽器内高度真空，外界空气会通过不严密处（如法兰连接处、焊缝等）漏入。为了避免不凝结气体在凝汽器中逐渐积累而使凝汽器压力升高，应采用抽气器将空气不断地排出。

凝汽设备一般应满足以下要求： （1）凝汽器应具有高的传热性能，可使汽轮机的排气压力能稳定地维持或尽可能接近于环境温度相对应的饱和压力。 （2）送往锅炉的凝结水，温度应尽可能不低于与排汽压力对应的饱和温度。凝结水温度通常低于排汽压力的饱和温度，其温度差，也称为过冷度。凝汽器各部分凝结水的平均过冷却度可达2~3℃，现代汽轮机装置要求凝结水的过冷度不超过0.5~1℃.

（3）蒸汽和凝汽器冷却管之间的流动阻力要小，以降低排汽口的压力和减少凝结水的过冷度。 （4）抽气设备的能量消耗要小，与空气一起被抽汽设备排出的蒸汽损失要小，一般希望被排出的气体混合物中，蒸汽的质量比例不大于2/3。 （5）冷却水在凝汽器中的流动阻力要小，以降低循环水泵的能量消耗。 （6）凝汽器的总体结构及布置方式应便于制造、安装及维修。

2．凝汽设备的类型 凝汽设备按冷却介质种类分为水冷却和空气冷却两种基本类型。 凝汽器是使蒸汽凝结放热的换热器，大多采用水冷却，并有混合式与表面式两种基本结构。

在极端缺水或水价很高的地区建立电站或列车电站，可以采用空气凝汽器，以空气作为凝汽器的基本冷却介质，而不消耗水。

混合式凝汽器简图

第二节 汽轮机的运行和特性 从汽轮机内部的工作过程及各部件的结构与所处的工作条件可以看出，汽轮机在启动和停机的过程中，温度、压力和转速等状况发生很大的变化。

例如：启动前，汽轮机各部分温度均匀一致，与室温相同，一旦通入蒸汽，各部件被蒸汽加热而温度升高。 汽轮机本体是由许多形状复杂的部件组成。温度变化时，各部件的温度变化以及热变形的速度并不一致。其中如叶片与叶轮的温度比轴升高得快，容易引起叶轮松动。转子在轴向的热膨胀伸长比汽缸快，容易引起叶轮与隔板和轴封片之间的摩擦；汽缸分界面法兰的温度变化也比汽缸的其余部分缓慢，会引起巨大的热应力。 因此，在汽轮机的启动操作上应很好控制加热的速度。

停机是汽轮机受冷却的过程。从减负荷开始，然后减速直到停转，操作速度都应适当。而且，转子停转后，仍应继续控制汽轮机的冷却情况。 在启动和停机的过程中，汽轮机由静止达到高转速或由高转速到静止，任何时候都应保证一定压力和温度要求的润滑油源源不断供应，以保证轴承有良好的润滑和冷却条件。

汽轮机的启动、停机和正常运行的操作应当确保安全，同时力求减少蒸汽消耗和能量消耗，提高运行的经济性。而这些都和操作速度有关。

汽轮机的启动、停机过程都是不稳定导热的过程。 从汽轮机的转子来说，由冷状态启动时，转子外表面首先被加热而温度升高，中心孔表面温度升高滞后。转子外表面的热膨胀受到温度较低部分的约束，在切向和轴向都产生压缩热应力，而中心孔内表面承受拉伸时，它们相应的热应力值也达到最大。 当启动过程完成后，它们的温度趋于均匀，热应力也随之减小。

如果维持安全稳定运行的情况，切向和轴向热应力都消失； 而停机过程，随着蒸汽温度降低，转子外表面首先被冷却，而中心孔内表面的冷却稍滞后些，致使外表面温度低于中心孔内表面温度，与启动时刚好相反，转子外表面承受拉伸热应力，中心孔内表面承受压缩热应力。

由上述可见，汽轮机由冷状态启动至停机的运行过程，转子外表面的热应力由压缩变为拉伸，中心孔内表面的热应力由拉伸变为压缩，刚好完成一次热应力交变的循环。 汽缸也有同样的热应力变化。启动时，汽缸内壁温度高于外壁，内壁在切向和轴向承受压缩热应力，外壁承受拉伸热应力。停机过程中，汽缸内壁承受拉伸热应力，外壁承受压缩热应力。完成从启动到停机的一次运行过程后，汽缸也经历一次热应力较变的循环。

此外，运行中负荷升高与降低一次、进汽温度波动一次等，都同样会汽缸和转子等零部件经历一次热应力交变循环。 这种热应力交变循环的周期虽然可能很长，但是，启停频繁，负荷、压力和温度等变动次数多，则由此而引起的疲劳应力也要对汽轮机零部件的寿命产生明显的影响。

一．汽轮机特性 汽轮机组的功率与蒸汽消耗量之间的关系称为汽轮机的汽耗特性，表示这种关系的图线称为工况图。 汽轮机按一定的运行条件设计，这些运行条件称为汽轮机的规范，包括额定功率（或称铭牌功率）、进汽压力、进汽温度、排汽压力和转速等。

内燃机绪论

　　内燃机的发展，至今已有一百多年的历史。经过不断改进和提高，现已发展到比较完善的程度。由于它的热效率高、适应性好、功率范围广，已广泛应用于工业、农业、交通运输业和国防建设事业。 因此对于它的发展历程、用途以及一些基本知识做个简要的介绍！

内燃机发展历史 活塞式内燃机自19世纪60年代问世以来，经过不断改进和发展，已是比较完善的机械。它热效率高、功率和转速范围宽、配套方便、机动性好，所以获得了广泛的应用。 全世界各种类型的汽车、拖拉机、农业机械、工程机械、小型移动电站和战车等都以内燃机为动力。海上商船、内河船舶和常规舰艇，以及某些小型飞机也都由内燃机来推进。 世界上内燃机的保有量在动力机械中居首位，它在人类活动中占有非常重要的地位。     

内燃机在经济建设中的作用 广义而言，内燃机是指燃料直接在机器内部燃烧的发动机，包括往复活塞式柴油机、汽油机、燃气轮机和喷气式发动机等。 　　广义而言，内燃机是指燃料直接在机器内部燃烧的发动机，包括往复活塞式柴油机、汽油机、燃气轮机和喷气式发动机等。 燃料在机器外部燃烧的发动机称外燃机，包括蒸汽机、蒸汽轮机以及核动力装置等。蒸汽轮机和核动力装置主要用于大型远洋船舶和大型军用舰艇上。 　　在航空动力方面，燃气轮机和喷气式发动机几乎是唯一的动力装置。但是，燃气轮机在水、陆方面的应用尚未获得大量推广。它的热效率低，燃料消耗率高，特别是在部分负荷时更明显。虽在大功率时已有明显改善，在中、小功率时尚不能与柴油机相比． 汽油机由于具有升功率高、噪音低、振动小以及对负荷变化的反应迅速等优点，在小客车上的应用占压倒优势。目前世界上的小客车数量很大，所以汽油机的产量也很高。 汽油机也用于中、小型载重汽车、摩托艇、小型农业、林业机械中。但是，由于汽油机所用燃料的价格和燃料的消耗率比柴油机高，因此，在其它经济领域，就不能与柴油机相竞争。

在内河船舶和工程机械力面，柴油机几乎是唯一的原动机。在铁路机车方面，蒸汽机车在国外已被淘汰，在我国已停止生产正逐步被柴油机车和电力机车所代代替，而且机车用柴油机的功率不断增长。目的，单机功率一 般已达3000kW左右，最高的可达4600kW。 在远洋海轮方面，柴油机也是主要动力。据1984年统计，全世界当年生产的大型船舶有1007艘，其中99％是用柴油机驱动的。在25万吨以下的船舶中，柴油机是目前最经济的动力装置，其数量更是占压倒多数。

第二节 内燃机的发展简史 活塞式内燃机起源于用火药爆炸获取动力，但因火药燃烧难以控制而未获成功. 第二节 　内燃机的发展简史 活塞式内燃机起源于用火药爆炸获取动力，但因火药燃烧难以控制而未获成功. 1794年，英国人斯特里特提出从燃料的燃烧中获取动力，并且第一次提出了燃料与空气混合的概念。 1833年，英国人赖特提出了直接利用燃烧压力推动活塞作功的设计。

1824年，卡诺(Sadi Carnot)曾发表了热力发动机的经典理论——卡诺原理。过了半个世纪以后，即1876年，德国人奥托(Nicolaus Auguest Otto)才发明了四冲程煤气机。当时该机压缩比约为2.5，其热效率为10～12%，此后的十八年间垄断了市场，承袭了当时处于全盛时期的蒸汽机的宝座。 1883年，法国任达木烈尔(G·Daimler)制成了用热管点火的立式汽油机，在当时内燃机的最高转速也只不过200r/min，而他制作的汽油机竟达到1000r/min，1887年该机装在汽车上使用。与此同时，法国人奔驰(K·Benz)也开始研究高速内燃机。1890年左右，他应用了电火花点火法，使汽油机达到了与现今车用汽油机几乎相同的型式，高速机获得了迅速地发展。现在汽油机的转速为4000～5000r/min是很平常的，最高的已达到12000r/min。 　　

在1897年,法国人鲁道夫·狄赛尔(Rudorf·Diesel)最早制成了柴油机。该机在转速为172r/min时,发出14 在1897年,法国人鲁道夫·狄赛尔(Rudorf·Diesel)最早制成了柴油机。该机在转速为172r/min时,发出14.7kW，其热效率达26.2％，这在当时已是最高的热效率了。从此以后，柴油机得到迅速发展。 1898年，柴油机首先用于固定式发电机组，1903年用作商船动力，1904年装于舰艇，1913年第一台以柴油机为动力的内燃机车制成，1920年左右开始用于汽车和农业机械。

早在往复活塞式内燃机诞生以前，人们就曾致力于创造旋转活塞式的内燃机，但均未获成功。直到1954年，联邦德国工程师汪克尔解决了密封问题后，才于1957年研制出旋转活塞式发动机，被称为汪克尔发动机。 它具有近似三角形的旋转活塞，在特定型面的气缸内作旋转运动，按奥托循环工作。 这种发动机功率高、体积小、振动小、运转平稳、结构简单、维修方便，但由于它燃料经济性较差、低速扭矩低、排气性能不理想，所以还只是在个别型号的轿车上得到采用。     

内燃机未来的发展将着重于改进燃烧过程，提高机械效率，减少散热损失，降低燃料消耗率； 开发和利用非石油制品燃料、扩大燃料资源；减少排气中有害成分，降低噪声和振动，减轻对环境的污染； 采用高增压技术，进一步强化内燃机，提高单机功率； 研制复合式发动机、绝热式涡轮复合式发动机等； 采用微处理机控制内燃机，使之在最佳工况下运转； 加强结构强度的研究，以提高工作可靠性和寿命，不断创制新型内燃机。

内燃机教学网 http://diesel.hrbeu.edu.cn/ 汽车发动机工作原理 http://courses.cqjtu.edu.cn/jpkc/diesel_/E_ReadNews.asp?NewsID=310

精品课程 柴油机的基本知识 mhtml:http://219.140.188.180/dlclass/dianzikejian/1.mht!1.files/frame.htm

第四节 　柴油机在船舶上的布置 　　一.低速大型柴油机的布置 　　低速大型柴油机作为船用主机是和推进轴系直接连接而带动螺旋桨的，如下图所示。柴油机发出的功率通过中间轴和螺旋桨轴传给螺旋桨，使螺旋桨旋转产生推力通过推力轴承使船舶前进或后退。它的布置比较简单，一般每艘船上只装一台主机。

http://courses.cqjtu.edu.cn/jpkc/diesel_/E_ReadNews.asp?NewsID=304 船舶柴油机运行动画

内燃机的组成 往复活塞式内燃机的组成部分主要有曲柄连杆机构、机体和气缸盖、配气机构、供油系统、润滑系统、冷却系统、起动装置等。    

 气缸是一个圆筒形金属机件。密封的气缸是实现工作循环、产生动力的源地。各个装有气缸套的气缸安装在机体里，它的顶端用气缸盖封闭着。活塞可在气缸套内往复运动，并从气缸下部封闭气缸，从而形成容积作规律变化的密封空间。燃料在此空间内燃烧，产生的燃气动力推动活塞运动。活塞的往复运动经过连杆推动曲轴作旋转运动，曲轴再从飞轮端将动力输出。由活塞组、连杆组、曲轴和飞轮组成的曲柄连杆机构是内燃机传递动力的主要部分。     活塞组由活塞、活塞环、活塞销等组成。活塞呈圆柱形，上面装有活塞环，借以在活塞往复运动

时密闭气缸。上面的几道活塞环称为气环，用来封闭气缸，防止气缸内的气体漏泄，下面的环称为油环，用来将气缸壁上的多余的润滑油刮下，防止润滑油窜入气缸。活塞销呈圆筒形，它穿入活塞上的销孔和连杆小头中，将活塞和连杆联接起来。连杆大头端分成两半，由连杆螺钉联接起来，它与曲轴的曲柄销相连。连杆工作时，连杆小头端随活塞作往复运动，连杆大头端随曲柄销绕曲轴轴线作旋转运动，连杆大小头间的杆身作复杂的摇摆运动。    

 曲轴的作用是将活塞的往复运动转换为旋转运动，并将膨胀行程所作的功，通过安装在曲轴后端上的飞轮传递出去。飞轮能储存能量，使活塞的其他行程能正常工作，并使曲轴旋转均匀。为了平衡惯性力和减轻内燃机的振动，在曲轴的曲柄上还适当装置平衡质量。     

气缸盖中有进气道和排气道，内装进、排气门。新鲜充量(即空气或空气与燃料的可燃混合气)经空气滤清器、进气管、进气道和进气门充入气缸。膨胀后的燃气经排气门、排气道和排气管，最后经排气消声器排入大气。进、排气门的开启和关闭是由凸轮轴上的进、排气凸轮，通过挺柱、推杆、摇臂和气门弹簧等传动件分别加以控制的，这一套机件称为内燃机配气机构。通常由空气滤清器、进气管、排气管和排气消声器组成进排气系统。

为了向气缸内供入燃料，内燃机均设有供油系统。汽油机通过安装在进气管入口端的化油器将空气与汽油按一定比例(空燃比)混合，然后经进气管供入气缸，由汽油机点火系统控制的电火花定时点燃。柴油机的燃油则通过柴油机喷油系统喷入燃烧室，在高温高压下自行着火燃烧。     

内燃机气缸内的燃料燃烧使活塞、气缸套、气缸盖和气门等零件受热，温度升高。为了保证内燃机正常运转，上述零件必须在许可的温度下工作，不致因过热而损坏，所以必须备有冷却系统。     内燃机不能从停车状态自行转入运转状态，必须由外力转动曲轴，使之起动。这种产生外力的装置称为起动装置。常用的有电起动、压缩空气起动、汽油机起动和人力起动等方式。     

内燃机的工作循环由进气、压缩、燃烧和膨胀、排气等过程组成。这些过程中只有膨胀过程是对外作功的过程，其他过程都是为更好地实现作功过程而需要的过程。按实现一个工作循环的行程数，工作循环可分为四冲程和二冲程两类。 四冲程是指在进气、压缩、膨胀和排气四个行程内完成一个工作循环，此间曲轴旋转两圈。进气行程时，此时进气门开启，排气门关闭。流过空气滤清器的空气，或经化油器与汽油混合形成的可燃混合气，经进气管道、进气门进入气缸；压缩行程时，气缸内气体受到压缩，压力增高，温度上升；膨胀行程是在压缩上止点前喷油或点火，使混合气燃烧，产生高温、高压，推动活塞下行并作功；排气行程时，活塞推挤气缸内废气经排气门排出。此后再由进气行程开始，进行下一个工作循环。

二冲程是指在两个行程内完成一个工作循环，此期间曲轴旋转一圈。首先，当活塞在下止点时，进、排气口都开启，新鲜充量由进气口充入气缸，并扫除气缸内的废气，使之从排气口排出；随后活塞上行，将进、排气口均关闭，气缸内充量开始受到压缩，直至活塞接近上止点时点火或喷油，使气缸内可燃混合气燃烧；然后气缸内燃气膨胀，推动活塞下行作功；当活塞下行使排气口开启时，废气即由此排出活塞继续下行至下止点，即完成一个工作循环。     

内燃机的排气过程和进气过程统称为换气过程。换气的主要作用是尽可能把上一循环的废气排除干净，使本循环供入尽可能多的新鲜充量，以使尽可能多的燃料在气缸内完全燃烧，从而发出更大的功率。换气过程的好坏直接影响内燃机的性能。为此除了降低进、排气系统的流动阻力外，主要是使进、排气门在最适当的时刻开启和关闭。  实际上，进气门是在上止点前即开启，以保证活塞下行时进气门有较大的开度，这样可在进气过程开始时减小流动阻力，减少吸气所消耗的功，同时也可充入较多的新鲜充量。当活塞在进气行程中运行到下止点时，由于气流惯性，新鲜充量仍可继续充入气缸，故使进气门在下止点后延迟关闭。 排气门也在下止点前提前开启，即在膨胀行程后部分即开始排气，这是为了利用气缸内较高的燃气压力，使废气自动流出气缸，从而使活塞从下止点向上止点运动时气缸内气体压力低些，以减少活塞将废气排挤出气缸所消耗的功。排气门在上止点后关闭的目的是利用排气流动的惯性，使气缸内的残余废气排除得更为干净。    

 内燃机性能主要包括动力性能和经济性能。动力性能是指内燃机发出的功率(扭矩)，表示内燃机在能量转换中量的大小，标志动力性能的参数有扭矩和功率等。经济性能是指发出一定功率时燃料消耗的多少，表示能量转换中质的优劣，标志经济性能的参数有热效率和燃料消耗率。