活塞发动机

活塞式发动机也叫往复式发动机，是利用一个或多个活塞将压力转化为旋转动能的发动机。活塞式发动机是一种热机，靠汽油运行、柴油和其他燃料提供动力。活塞式发动机主要由气缸组成、活塞、连杆、曲轴、气门机构、螺旋桨减速器、机匣等组成。

最常用的往复式发动机使用汽油或柴油来产生压力。通常有一个以上的活塞，每个活塞都在气缸中，燃料－空气混合物被注入其中，然后点燃。热气膨胀，向后推动活塞。活塞的直线运动通过连杆和曲轴转化为圆周运动。这种发动机通常被称为内燃机，尽管内燃机不一定包括活塞。

如今，它并没有被广泛使用水蒸气是另一种叫做蒸汽机的往复式发动机的能量来源。在这种情况下，活塞由非常高的蒸汽压力驱动。在蒸汽能量的最大利用上，活塞式发动机已经被效率更高的涡轮所取代，而且由于对扭矩的要求更高，活塞在汽车领域得到了更多的应用。

传统的四冲程往复活塞式发动机，发动机旋转两次，每个气缸只完成一次进气、压缩、点火和排气过程发动机。至于转子发动机，转子每转一圈有三个进气口、压缩、点火与排气。转子发动机的转子与输出轴的齿轮比为三比一，所以转子发动机只需要转一次，每个转子进气一次、压缩、点火和排气过程相当于往复式发动机运行两周，所以具有排气量小功率输出高的优点（但相对而言，在相同排量下，转子发动机的油耗要比往复式发动机高得多）此外，由于转子发动机的轴向运行特性，它可以在没有精确曲轴平衡的情况下实现非常高的运行速度。

多缸活塞发动机采用不同的布置形状，直接影响发动机的外观图2显示了几个圆柱体的排列形式。第一种是直列式，气缸排成一排，活塞上下直线往复运动。这种发动机结构简单，用于汽车上。第二个V形和第五个星形在航空上应用广泛。液冷发动机用v形，气冷发动机用星形。此外，还有一个X形、h形和其他排列形状。

活塞顶部在曲轴旋转中心的最远位置称为上止点、最近的位置称为下止点、从上止点到下止点的距离称为活塞冲程。活塞式航空发动机多为四冲程发动机，即一个气缸完成一个工作循环，活塞在气缸内要经历四个冲程，之后是进气冲程、压缩冲程、膨胀冲程和排气冲程。

进气冲程

当发动机开始工作时，首先进入“进气冲程”气缸盖上的进气门打开，排气门关闭，活塞从上止点向下止点下滑，气缸内的容积逐渐增大，气压比外面的大气压降低——。于是新鲜汽油和空气的混合气通过打开的进气门被吸入气缸。混合气体中汽油与空气的比例一般为1比15，即燃烧一公斤汽油需要15公斤空气。

压缩冲程

进气冲程完成后，开始第二冲程，即“压缩冲程”此时，曲轴因惯性继续旋转，推动活塞从下止点向上运动。此时，进气门关闭得和排气门一样紧。气缸的内部容积逐渐减小，混合气体受到活塞的强烈压缩。当活塞移动到上止点时，混合气在上止点和气缸盖之间的小空间内被压缩。这个小空间叫作“燃烧室”此时，混合气体的压力增加到10个大气压。温度也上升到了400摄氏度左右。压缩是为了更好地利用汽油燃烧产生的热量，使封闭在燃烧室狭小空间内的混合气压力大大增加，从而增加其燃烧后的做功能力。

活塞在下止点时，气缸内的容积最大，上止点时容积最小（后者也是燃烧室的容积）混合气体被压缩的程度可以用这两个体积的比值来衡量。这个比值叫“压缩比”活塞式航空发动机的压缩比约为5比8压缩比越大，压缩的气体越多，发动机产生的功率就越大。

工作冲程

压缩冲程之后是“工作冲程”，第三笔。在压缩冲程末期，活塞接近上止点时，气缸盖上的火花塞通过高压电产生电火花点燃混合气，燃烧时间很短，约为0.015秒；但是速度很快，每秒30米左右。气体剧烈膨胀，压力急剧上升，达到60到75个大气压，燃烧气体的温度达到2000到2500摄氏度。燃烧时，当地温度可能达到三度、在4000度时，气体对活塞的冲击力可达15吨。在气体的强大压力下，活塞迅速向下止点运动，推动连杆在也门向下运行，连杆带动曲轴转动。

这个冲程是唯一能使发动机工作并获得动力的冲程。另外三划是为这一划做准备。

排气冲程

第四个冲程是“排气冲程”工作冲程结束后，由于惯性，曲轴继续旋转，使活塞从下止点向上运动。此时进气门仍关闭，而排气门则大开，燃烧后的废气通过排气门向外排出。当活塞到达上止点时，大部分废气已经排出。然后排气门关闭，进气门开启，活塞从上止点下降，开始新的循环。

从进气冲程吸入新鲜混合气到排气冲程排出废气，汽油的热能转化为机械能推动活塞运动，带动螺旋桨旋转做功这个一般的过程叫做过程“循环”这是一种重复的运动。因为它包含了热能向机械能的转化，所以又叫“热循环”

活塞式航空发动机要完成四冲程工作，除了上述气缸、活塞、联杆、曲轴等部件，还需要一些其他必要的装置和部件。

活塞式发动机主要由气缸组成、活塞、连杆、曲轴、气门机构、螺旋桨减速器、机匣等组成。

气缸是混合气（汽油和空气）进行燃烧的地方。活塞容纳在气缸中，用于往复运动。气缸盖装有火花塞，用于点燃混合气（俗称电嘴），以及进、排气门。发动机工作时，气缸的温度很高，所以气缸外壁上有很多翅片，以扩大散热面积。气缸位于发动机壳体内（机匣）桌子上的排列多为星形或V形。常见的星形发动机有五种、7个、9个、14个、18缸或24缸不一样。在单缸容积相同的情况下，气缸越多，发动机功率越大。活塞在气体的压力下在气缸内往复运动，这种运动通过连杆转化为曲轴的旋转运动。连杆用于连接活塞和曲轴。曲轴是发动机输出动力的部件。曲轴转动时，由减速器带动螺旋桨转动，产生拉力。此外，曲轴还带动一些附件（如各种油泵、发电机等）气门机构用于控制进气门、排气阀有规律地打开和关闭。

发动机机体是发动机的骨架，是发动机各种机构和系统的安装基础发动机机体、发动机的主要零部件全部安装在室外，承受各种载荷。因此，车身必须具有足够的强度和刚度。发动机缸体主要由气缸体组成、汽缸套、气缸盖和气缸垫等。

气缸体

水冷式发动机的气缸体和上曲轴箱往往铸造成一体，称为气缸体——曲轴箱，也可称为缸体。气缸体通常由灰铸铁制成缸体上部的圆柱形空腔称为气缸，下部是支撑曲轴的曲轴箱，其内腔是曲轴活动的空间。许多加强肋冷却水套和润滑油通道被铸造在气缸体中。

气缸体应具有足够的强度和刚度根据气缸体和油底壳安装平面位置的不同，气缸体通常分为以下三种形式。

1)一般气缸体的特点是油底壳的安装平面和曲轴的旋转中心在同一高度。这种缸体的优点是高度小，重量轻，结构紧凑，加工方便，曲轴拆装方便；但是它的缺点是刚性和强度差。

2)其特征在于，油底壳的安装平面低于曲轴的旋转中心。其优点是强度和刚度好，能承受较大的机械载荷；但其缺点是工艺性差，结构笨重，加工困难。

3)隧道式气缸体这种气缸体的曲轴主轴承孔是整体式的，带有滚动轴承主轴承孔较大，曲轴从气缸体后面加载。其优点是结构紧凑、刚性和强度好，但缺点是加工精度高，工艺性差，曲轴拆装不方便。