内燃机的工作原理是将燃料（通常是汽油或柴油）在汽缸内部燃烧释放的热能转化为机械能，驱动发动机做功。其核心工作过程通常分为四个冲程（以四冲程发动机为例），循环进行：

1. 进气冲程（Intake Stroke）

• 动作：进气门打开，排气门关闭。
• 过程：活塞从上止点向下止点移动，汽缸内形成负压（真空），吸入空气（柴油机）或空气与汽油的混合气（汽油机）。
• 目的：为燃烧准备可燃物质。

2. 压缩冲程（Compression Stroke）

• 动作：进、排气门均关闭。
• 过程：活塞从下止点向上止点移动，压缩吸入的气体（或混合气）。
• 目的：提升气体压力和温度（汽油机混合气压燃比为7～12:1，柴油机可达14～25:1），为燃烧创造条件。
• 关键：柴油机仅压缩空气（喷油时再注入燃料），汽油机则压缩混合气。

3. 做功冲程（Power Stroke / Combustion Stroke）

• 动作：进、排气门保持关闭。
• 过程：
  • 汽油机：火花塞点燃压缩后的混合气。
  • 柴油机：高压喷油嘴将柴油喷入高温空气中自燃。
• 能量转换：燃料剧烈燃烧产生高温高压气体，推动活塞向下止点运动，通过连杆带动曲轴旋转，输出机械能。
• 核心环节：热能转化为机械能的关键步骤。

4. 排气冲程（Exhaust Stroke）

• 动作：排气门打开，进气门关闭。
• 过程：活塞从下止点向上止点移动，将燃烧后的废气推出汽缸。
• 目的：排出废料，为下一循环腾出空间。

核心特点

• 循环周期性：四个冲程循环一次，曲轴旋转两周（720°），仅做功冲程输出动力（单缸机动力不连续，多缸机交替做功实现平稳输出）。
• 能量路径：
  化学能（燃料）→ 热能（燃烧）→ 机械能（活塞运动）
• 点火方式：
  • 汽油机：火花塞点燃（点燃式）。
  • 柴油机：高压空气引燃（压燃式）。
• 效率瓶颈：热能损耗大（约60%能量以热能和摩擦损失），现代发动机热效率通常在20%-40%。

附：二冲程发动机简化版

• 仅需两个冲程完成循环（曲轴旋转一周）：
  1. 压缩＋进气：活塞上行压缩混合气，同时吸入新气体。
  2. 做功＋排气：燃烧推动活塞下行，后期开启排气孔排出废气。
• 缺点：效率低、污染大，多用于小型设备（如摩托车、链锯）。

通过这一循环，内燃机将燃料的化学能转化为驱动车辆或机械的旋转动力，是现代交通工具（汽车、轮船、飞机）的核心动力来源。其效率提升的关键在于优化燃烧、减少热损失（如涡轮增压、缸内直喷等技术）。