活塞式發(fā)動機也叫往復式發(fā)動機，是利用一個或多個活塞將壓力轉(zhuǎn)化為旋轉(zhuǎn)動能的發(fā)動機。活塞式發(fā)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(fā)動機主要由氣缸組成、活塞、連桿、曲軸、氣門機構(gòu)、螺旋槳減速器、機匣等組成。

最常用的往復式發(fā)動機使用汽油或柴油來產(chǎn)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(zhuǎn)化為圓周運動。這種發(fā)動機通常被稱為內(nèi)燃機，盡管內(nèi)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(fā)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(qū)動。在蒸汽能量的最大利用上，活塞式發(fā)動機已經(jīng)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(lǐng)域得到了更多的應(yīng)用。

傳統(tǒng)的四沖程往復活塞式發(fā)動機，發(fā)動機旋轉(zhuǎn)兩次，每個氣缸只完成一次進氣、壓縮、點火和排氣過程發(fā)動機。至于轉(zhuǎn)子發(fā)動機，轉(zhuǎn)子每轉(zhuǎn)一圈有三個進氣口、壓縮、點火與排氣。轉(zhuǎn)子發(fā)動機的轉(zhuǎn)子與輸出軸的齒輪比為三比一，所以轉(zhuǎn)子發(fā)動機只需要轉(zhuǎn)一次，每個轉(zhuǎn)子進氣一次、壓縮、點火和排氣過程相當于往復式發(fā)動機運行兩周，所以具有排氣量小功率輸出高的優(yōu)點（但相對而言，在相同排量下，轉(zhuǎn)子發(fā)動機的油耗要比往復式發(fā)動機高得多）此外，由于轉(zhuǎn)子發(fā)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(xiàn)非常高的運行速度。

多缸活塞發(fā)動機采用不同的布置形狀，直接影響發(fā)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(fā)動機結(jié)構(gòu)簡單，用于汽車上。第二個V形和第五個星形在航空上應(yīng)用廣泛。液冷發(fā)動機用v形，氣冷發(fā)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(zhuǎn)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(fā)動機多為四沖程發(fā)動機，即一個氣缸完成一個工作循環(huán)，活塞在氣缸內(nèi)要經(jīng)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(fā)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(guān)閉，活塞從上止點向下止點下滑，氣缸內(nèi)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(xù)旋轉(zhuǎn)，推動活塞從下止點向上運動。此時，進氣門關(guān)閉得和排氣門一樣緊。氣缸的內(nèi)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(nèi)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(chǎn)生的熱量，使封閉在燃燒室狹小空間內(nèi)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(nèi)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(fā)動機的壓縮比約為5比8壓縮比越大，壓縮的氣體越多，發(fā)動機產(chǎn)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(chǎn)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?shù)販囟瓤赡苓_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(zhuǎn)動。

這個沖程是唯一能使發(fā)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(jié)束后，由于慣性，曲軸繼續(xù)旋轉(zhuǎn)，使活塞從下止點向上運動。此時進氣門仍關(guān)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(jīng)排出。然后排氣門關(guān)閉，進氣門開啟，活塞從上止點下降，開始新的循環(huán)。

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(zhuǎn)化為機械能推動活塞運動，帶動螺旋槳旋轉(zhuǎn)做功這個一般的過程叫做過程“循環(huán)”這是一種重復的運動。因為它包含了熱能向機械能的轉(zhuǎn)化，所以又叫“熱循環(huán)”

活塞式航空發(fā)動機要完成四沖程工作，除了上述氣缸、活塞、聯(lián)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(fā)動機主要由氣缸組成、活塞、連桿、曲軸、氣門機構(gòu)、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(fā)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(fā)動機殼體內(nèi)（機匣）桌子上的排列多為星形或V形。常見的星形發(fā)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(fā)動機功率越大。活塞在氣體的壓力下在氣缸內(nèi)往復運動，這種運動通過連桿轉(zhuǎn)化為曲軸的旋轉(zhuǎn)運動。連桿用于連接活塞和曲軸。曲軸是發(fā)動機輸出動力的部件。曲軸轉(zhuǎn)動時，由減速器帶動螺旋槳轉(zhuǎn)動，產(chǎn)生拉力。此外，曲軸還帶動一些附件（如各種油泵、發(fā)電機等）氣門機構(gòu)用于控制進氣門、排氣閥有規(guī)律地打開和關(guān)閉。

發(fā)動機機體是發(fā)動機的骨架，是發(fā)動機各種機構(gòu)和系統(tǒng)的安裝基礎(chǔ)發(fā)動機機體、發(fā)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(fā)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(fā)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(nèi)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(yīng)具有足夠的強度和剛度根據(jù)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(zhuǎn)中心在同一高度。這種缸體的優(yōu)點是高度小，重量輕，結(jié)構(gòu)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(zhuǎn)中心。其優(yōu)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(jié)構(gòu)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(yōu)點是結(jié)構(gòu)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。