活塞發動機

活塞式發動機也叫往復式發動機，是利用一個或多個活塞將壓力轉化為旋轉動能的發動機。活塞式發動機是一種熱機，靠汽油運行、柴油和其他燃料提供動力。活塞式發動機主要由氣缸組成、活塞、連桿、曲軸、氣門機構、螺旋槳減速器、機匣等組成。

最常用的往復式發動機使用汽油或柴油來產生壓力。通常有一個以上的活塞，每個活塞都在氣缸中，燃料－空氣混合物被注入其中，然后點燃。熱氣膨脹，向后推動活塞。活塞的直線運動通過連桿和曲軸轉化為圓周運動。這種發動機通常被稱為內燃機，盡管內燃機不一定包括活塞。

如今，它并沒有被廣泛使用水蒸氣是另一種叫做蒸汽機的往復式發動機的能量來源。在這種情況下，活塞由非常高的蒸汽壓力驅動。在蒸汽能量的最大利用上，活塞式發動機已經被效率更高的渦輪所取代，而且由于對扭矩的要求更高，活塞在汽車領域得到了更多的應用。

傳統的四沖程往復活塞式發動機，發動機旋轉兩次，每個氣缸只完成一次進氣、壓縮、點火和排氣過程發動機。至于轉子發動機，轉子每轉一圈有三個進氣口、壓縮、點火與排氣。轉子發動機的轉子與輸出軸的齒輪比為三比一，所以轉子發動機只需要轉一次，每個轉子進氣一次、壓縮、點火和排氣過程相當于往復式發動機運行兩周，所以具有排氣量小功率輸出高的優點（但相對而言，在相同排量下，轉子發動機的油耗要比往復式發動機高得多）此外，由于轉子發動機的軸向運行特性，它可以在沒有精確曲軸平衡的情況下實現非常高的運行速度。

多缸活塞發動機采用不同的布置形狀，直接影響發動機的外觀圖2顯示了幾個圓柱體的排列形式。第一種是直列式，氣缸排成一排，活塞上下直線往復運動。這種發動機結構簡單，用于汽車上。第二個V形和第五個星形在航空上應用廣泛。液冷發動機用v形，氣冷發動機用星形。此外，還有一個X形、h形和其他排列形狀。

活塞頂部在曲軸旋轉中心的最遠位置稱為上止點、最近的位置稱為下止點、從上止點到下止點的距離稱為活塞沖程。活塞式航空發動機多為四沖程發動機，即一個氣缸完成一個工作循環，活塞在氣缸內要經歷四個沖程，之后是進氣沖程、壓縮沖程、膨脹沖程和排氣沖程。

進氣沖程

當發動機開始工作時，首先進入“進氣沖程”氣缸蓋上的進氣門打開，排氣門關閉，活塞從上止點向下止點下滑，氣缸內的容積逐漸增大，氣壓比外面的大氣壓降低——。于是新鮮汽油和空氣的混合氣通過打開的進氣門被吸入氣缸。混合氣體中汽油與空氣的比例一般為1比15，即燃燒一公斤汽油需要15公斤空氣。

壓縮沖程

進氣沖程完成后，開始第二沖程，即“壓縮沖程”此時，曲軸因慣性繼續旋轉，推動活塞從下止點向上運動。此時，進氣門關閉得和排氣門一樣緊。氣缸的內部容積逐漸減小，混合氣體受到活塞的強烈壓縮。當活塞移動到上止點時，混合氣在上止點和氣缸蓋之間的小空間內被壓縮。這個小空間叫作“燃燒室”此時，混合氣體的壓力增加到10個大氣壓。溫度也上升到了400攝氏度左右。壓縮是為了更好地利用汽油燃燒產生的熱量，使封閉在燃燒室狹小空間內的混合氣壓力大大增加，從而增加其燃燒后的做功能力。

活塞在下止點時，氣缸內的容積最大，上止點時容積最小（后者也是燃燒室的容積）混合氣體被壓縮的程度可以用這兩個體積的比值來衡量。這個比值叫“壓縮比”活塞式航空發動機的壓縮比約為5比8壓縮比越大，壓縮的氣體越多，發動機產生的功率就越大。

工作沖程

壓縮沖程之后是“工作沖程”，第三筆。在壓縮沖程末期，活塞接近上止點時，氣缸蓋上的火花塞通過高壓電產生電火花點燃混合氣，燃燒時間很短，約為0.015秒；但是速度很快，每秒30米左右。氣體劇烈膨脹，壓力急劇上升，達到60到75個大氣壓，燃燒氣體的溫度達到2000到2500攝氏度。燃燒時，當地溫度可能達到三度、在4000度時，氣體對活塞的沖擊力可達15噸。在氣體的強大壓力下，活塞迅速向下止點運動，推動連桿在也門向下運行，連桿帶動曲軸轉動。

這個沖程是唯一能使發動機工作并獲得動力的沖程。另外三劃是為這一劃做準備。

排氣沖程

第四個沖程是“排氣沖程”工作沖程結束后，由于慣性，曲軸繼續旋轉，使活塞從下止點向上運動。此時進氣門仍關閉，而排氣門則大開，燃燒后的廢氣通過排氣門向外排出。當活塞到達上止點時，大部分廢氣已經排出。然后排氣門關閉，進氣門開啟，活塞從上止點下降，開始新的循環。

從進氣沖程吸入新鮮混合氣到排氣沖程排出廢氣，汽油的熱能轉化為機械能推動活塞運動，帶動螺旋槳旋轉做功這個一般的過程叫做過程“循環”這是一種重復的運動。因為它包含了熱能向機械能的轉化，所以又叫“熱循環”

活塞式航空發動機要完成四沖程工作，除了上述氣缸、活塞、聯桿、曲軸等部件，還需要一些其他必要的裝置和部件。

活塞式發動機主要由氣缸組成、活塞、連桿、曲軸、氣門機構、螺旋槳減速器、機匣等組成。

氣缸是混合氣（汽油和空氣）進行燃燒的地方。活塞容納在氣缸中，用于往復運動。氣缸蓋裝有火花塞，用于點燃混合氣（俗稱電嘴），以及進、排氣門。發動機工作時，氣缸的溫度很高，所以氣缸外壁上有很多翅片，以擴大散熱面積。氣缸位于發動機殼體內（機匣）桌子上的排列多為星形或V形。常見的星形發動機有五種、7個、9個、14個、18缸或24缸不一樣。在單缸容積相同的情況下，氣缸越多，發動機功率越大。活塞在氣體的壓力下在氣缸內往復運動，這種運動通過連桿轉化為曲軸的旋轉運動。連桿用于連接活塞和曲軸。曲軸是發動機輸出動力的部件。曲軸轉動時，由減速器帶動螺旋槳轉動，產生拉力。此外，曲軸還帶動一些附件（如各種油泵、發電機等）氣門機構用于控制進氣門、排氣閥有規律地打開和關閉。

發動機機體是發動機的骨架，是發動機各種機構和系統的安裝基礎發動機機體、發動機的主要零部件全部安裝在室外，承受各種載荷。因此，車身必須具有足夠的強度和剛度。發動機缸體主要由氣缸體組成、汽缸套、氣缸蓋和氣缸墊等。

氣缸體

水冷式發動機的氣缸體和上曲軸箱往往鑄造成一體，稱為氣缸體——曲軸箱，也可稱為缸體。氣缸體通常由灰鑄鐵制成缸體上部的圓柱形空腔稱為氣缸，下部是支撐曲軸的曲軸箱，其內腔是曲軸活動的空間。許多加強肋冷卻水套和潤滑油通道被鑄造在氣缸體中。

氣缸體應具有足夠的強度和剛度根據氣缸體和油底殼安裝平面位置的不同，氣缸體通常分為以下三種形式。

1)一般氣缸體的特點是油底殼的安裝平面和曲軸的旋轉中心在同一高度。這種缸體的優點是高度小，重量輕，結構緊湊，加工方便，曲軸拆裝方便；但是它的缺點是剛性和強度差。

2)其特征在于，油底殼的安裝平面低于曲軸的旋轉中心。其優點是強度和剛度好，能承受較大的機械載荷；但其缺點是工藝性差，結構笨重，加工困難。

3)隧道式氣缸體這種氣缸體的曲軸主軸承孔是整體式的，帶有滾動軸承主軸承孔較大，曲軸從氣缸體后面加載。其優點是結構緊湊、剛性和強度好，但缺點是加工精度高，工藝性差，曲軸拆裝不方便。